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Hydropneumatischer Stoßdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung
betrifft einen hydropneumatischen Stoßdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, dessen
mit in beiden Richtungen verschieden stark gedrosselten Öldurchlässen versehener
Kolben den Zylinderraum in einen Hochdruckraum und einen Niederdruckraum unterteilt.
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Bei den üblichen Stoßdämpfern dieser Art, die z. B. zur Abschwächung
des Rückstoßes des ungefederten Teiles einer Radaufhängung und zur Vermeidung von
Schwingungen dieser Teile dienen, hat sich herausgestellt, daß sie verhältnismäßig
schnell unbrauchbar werden.
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Eine Untersuchung der Zusammenhänge dieser raschen Abnutzung ergab
die Feststellung, daß als Grund hierfür das außerordentlich schnelle Entweichen
des Öls bzw. der Flüssigkeit anzusehen ist, die als nicht zusammendrückbares Medium
gebraucht wird.
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Dieses Medium befindet sich hierbei bekanntlich in einem Zylinder,
in dem sich ein Kolben bewegt. Die zur Kraftübertragung dienende Kolbenstange durchdringt
den Zylinderdeckel mittels einer Stopfbuchse, welche die Abdichtung sicherstellen
soll.
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Die Drücke, die abwechselnd auf den beiden Seiten des Kolbens auftreten,
sind außerordentlich ungleich, je nachdem, ob die Tragfeder sich durchbiegt, um
den Stoß abzufangen, der vom Fahrzeugrad ausgeht, das auf ein Hindernis stößt, oder
ob sie in ihre Gleichgewichtslage zurückgeht.
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Der Stoßdämpfer soll dazu dienen, die Tätigkeit der Tragfeder so gut
wie unbeeinflußt zu lassen, wenn sie den Stoß abfängt. Er soll die Tragfeder dagegen
aber abbremsen, wenn sie in ihre Gleichgewichtslage zurückgeht.
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Um dies zu erreichen, ist der Stoßdämpfer ebenso wie die Tragfeder
zwischen der Radachse und dem Rahmengestell des Fahrzeuges eingeschaltet.
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Bei einem solchen mit Zylinder und Kolben arbeitenden Stoßdämpfer
ist der massive Boden des Zylinders durch eine Augenlasche an der Radachse angelenkt,
und die Kolbenstange ist auf die gleiche Weise mit dem Rahmengestell gelenkig verbunden.
Wenn die Tragfeder nachgibt, nähert sich der Kolben dem massiven Zylinderboden.
Die im Kolben angeordneten Ventile öffnen sich dabei und lassen so eine nur unwesentliche
Bremswirkung entstehen. Im Gegensatz hierzu schließen sich die Ventile, wenn sich
die Tragfeder wieder entspannt und der Kolben sich wieder vom massiven Zylinderboden
weg entfernt. Dabei kann das nicht zusammendrückbare Öl oder die an seiner Stelle
verwendete andere Flüssigkeit aus dem oberen Zylinderraum (Stopfbuchsenseite) in
den unteren Zylinderraum (Seite des massiven Zylinderbodens) nur durch eine den
Ventilöffnungen gegenüber sehr kleine, einstellbare Öffnung zurücktreten. Hierdurch
wird also das Rückkehren der Tragfeder in ihre Ausgangslage beträchtlich abgebremst,
so daß die angestrebte Dämpfung des Rückpralles erreicht wird.
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Die Konstrukteure dieser Stoßdämpfer haben natürlich den massiven
Zylinderboden mit der Wagenachse und die Kolbenstange mit dem Rahmengestell des
Fahrzeuges gelenkig verbunden, um die Stoffbuchse der Kolbenstange in den oberen
Zylinderraum zu verlegen. Hierdurch sollte sie einmal aus dem Bereich des Staubes
und Schmutzes der Straße entfernt und zum anderen ein Austreten der Dämpfungsflüssigkeit
vermieden werden.
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Aber aus einer solchen Anordnung ergibt sich, daß der dem stärksten
Druck unterworfene Raum des Zylinders der obere Zylinderraum ist, in dem sich die
Kolbenstange mit ihrer Stopfbuchse befindet. Auf diese Weise ist also dieser obere
Zylinderraum sehr starken Flüssigkeitsdrücken ausgesetzt, welche Flüssigkeitsverluste
hervorrufen, aus denen sich die Verringerung der Wirkung des Stoßdämpfers und schließlich
sein rasches Unwirksamwerden ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu beseitigen; dies wird insbesondere
dadurch erreicht, daß die
Stopfbuchse für die Kolbenstange des eingangs genannten Stoßdämpfers im Niederdruckraum
liegt. Auf diese Weise ist die Stopfbuchse nur dem ganz geringen Druck unterworfen,
der notwendig ist, um die- Ventile in dem Augenblick zu öffnen, in dem die Tragfeder
sich durchbiegt. Das Entweichen der Flüssigkeit durch die Stopfbuchse ist somit
auf ein Mindestmaß beschränkt, der Stoßdämpfer bleibt viel länger wirksam, und seine
Abnutzung ist stark verringert. Der höchste Flüssigkeitsdruck tritt also nur in
dem Zylinderraum auf, der sich zwischen dem -massiven Zylinderboden und dem Kolben
befindet. Ein etwaiges unvollkommenes Abdichten des letzteren bringt keinen Nachteil,
da ein hierdurch mögliches Durchtreten des Öles durch die Kolbenabdichtung nur die
durch den ständig offenen Kolbendurchlaß hindurchtretende Ölmenge vergrößert, ohne
daß hierbei irgendein Ölverlust entsteht.
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Der Erfindungsgedanke kann auf verschiedenen Wegen verwirklicht werden.
Diese Wege haben alle zum Ziele, die den Zylinder erfüllende und die Dämpfung bewirkende
nicht zusammendrückbare Flüssigkeit so arbeiten zu lassen, daß der schwache Druck,
der in dem Augenblick entsteht, wenn sich die Tragfeder unter dem Einfluß eines
Randstoßes zusammendrückt, in denjenigen Zylinderraum verlegt wird, in welchem sich
die den Zylinder nach außen abschließende Abdichtung, z. B. die Stopfbuchse der
Kolbenstange, befindet, während der starke Druck, der die Rückkehr der Feder in
ihre Ausgangslage abdämpfen soll, in den Zylinderraum verlagert wird, der zwischen
dem massiven Zylinderboden und dem Kolben liegt. Auf diese Weise arbeitet die Stopfbuchse
stets nur unter schwachem Druck, so daß praktisch kein Flüssigkeitsverlust entsteht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den neuen Stoßdämpfer, aus dem
seine vorzugsweise Ausbildung ersichtlich ist, während in Fig. 2 eine abweichende
Ausführungsform in schematischer Darstellung zu sehen ist.
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Der Stoßdämpfer ist mit der Augenlasche 1 an der Radachse gelenkig
befestigt, während die Augenlasche 2 zu seiner Anlenkung am Fahrzeugrahmen dient.
In dem Zylinder 3 bewegt sich der Kolben 4, in dem Durchlässe 5 vorgesehen sind,
die durch eine federbelastete Ventilplatte 5' teilweise verschlossen werden können.
Die federbelastete Ventilplatte 5' ist so angeordnet, daß sie bei einer Bewegung
des Kolbens nach der Stopfbuchsenseite hin die Durchlässe 5 vollständig freigibt,
so daß die Dämpfungsflüssigkeit aus dem Zylinderraum 6 in den Zylinderraum 7 ohne
größeren Widerstand überströmen kann. Bei der Bewegung des Kolbens in umgekehrter
Richtung, d. h. auf den geschlossenen Zylinderboden 3" hin, wird die gefederte Ventilplatte
5' auf die Kolbenfläche gepreßt, so daß sie die Durchlässe 5 zum größten Teil verschließt.
Infolgedessen kann in dem Augenblick, in dem, sich die Tragfeder durchbiegt, die
Dämpfungsflüssigkeit leicht ausweichen, während sie beim Rücklauf des Kolbens -
d. h. wenn die Feder sich wieder streckt - aus dem Zylinderraum 7 nach dem Zylinderraum
6 nur unter starker Drosselwirkung zurückgelangen kann.
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Durch Wahl des Durchmessers der Ventilplatte 5' hat man es in der-Hand,
die in der Verschlußstellung der Platte verbleibenden freien Querschnitte der Durchlässe
5 beliebig festzulegen und so die Drosselung der zurückfließenden Dämpfungsflüssigkeit
in Anpassung an das Gewicht des Wagens einzustellen. Für die Feineinstellung des
Rücklaufes der Dämpfungsflüssigkeit ist außerdem ein regulierbarer Durchlaß 8 im
Kolben 4 vorgesehen, der mit dem Zylinderraum 6 über einen Durchlaß 9 in der hohlen
Kolbenstange 12 in Verbindung steht. Der Durchlaß 8 stellt die Öffnung eines Nadelventils
dar, deren Querschnitt durch axiales Verschieben des in der hohlen Kolbenstange
12 angeordneten Nadelbolzens 11 einstellbar ist. Das Einstellen des letzteren kann
mittels eines Sechskantkopfes 10 und einer Gewindeführung 11' erfolgen.
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Der den Zylinder 3 enthaltende Zylinderkörper ist mit der Augenlasche
2 durch zwei Arme 13 oder auf irgendeine sonstige Weise verbunden, während ein Querhaupt
12' der Kolbenstange 12 mit der Augenlasche 1 durch zwei andere Arme 14 in Verbindung
steht, die Auskragungen (Führungen) 3''' des Zylinderbodens 3" durchdringen.
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Beim Arbeiten dieses Stoßdämpfers ist die Stopfbuchse 16 stets nur
mit kleinen Flüssigkeitsdrücken belastet, wie es die Erfindung bezweckt. In der
Tat nähern sich beim Durchbiegen der Tragfedern die beiden Augenlaschen 1 und 2
einander, und die Dämpfungsflüssigkeit tritt durch die Durchlässe der sich öffnenden
Ventile 5 aus dem Zylinderraum 6 in den Zylinderraum 7 über. Der Druck auf die Stopfbuchse
bleibt also gering.
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Im Gegensatz hierzu kann das flüssige Dämpfungsmittel, wenn die Tragfeder
in ihre Gleichgewichtslage zurückgeht, nur durch die von der Ventilplatte 5' zum
größten Teil geschlossenen Durchlaßöffnungen 5 und die Öffnung des Durchlasses 8
hindurchtreten, deren Querschnitt durch die Spitze 15 des Nadelbolzens 11 reguliert
ist. Auch in diesem Falle ist die Stopfbuchse 16 im Zylinderdeckel 3' keinem wesentlichen
Druck unterworfen.
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Derselbe Zweck läßt sich auch mit anderen mechanischen Einrichtungen
erreichen: So können die Arme 13 und 14 durch jede andere mechanische Vorrichtung
ersetzt werden, die geeignet ist, eine Bewegung umzukehren, wie es beispielsweise
in Fig.2 dargestellt ist. Hier sind vier Hebel 17 zu einem Gelenkviereck verbunden,
wobei die Anlenkstellen 18 und 19 zum Fahrzeugrahmen bzw. zur Fahrzeugachse, die
Anlenkstellen 20 und 21 dagegen zur hohlen Kolbenstange 12 bzw. zum Zylinder 3 gehören.
Die Anlenkstellen 20 und 21 entfernen sich voneinander, wenn die Anlenkstellen 18
und 19 sich einander nähern. Unter diesen Bedingungen bietet die Arbeitsweise des
Dämpfungszylinders die gleichen charakteristischen Vorzüge, wie sie die vorher beschriebene
Anordnung aufweist. -