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Die
Erfindung betrifft ein Feder-Dämpfersystem
für Fahrräder.
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Neben
Feder-Dämpfersystemen, über die Fahrradlenker
oder Fahrradsättel
gelagert werden, sind insbesondere Feder-Dämpfersysteme für Fahrräder bekannt,
die der Radlagerung dienen.
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Feder-Dämpfersysteme,
welche zur Lagerung der Räder
eines Fahrrades verwendet werden, sind in Ausgestaltungen bekannt
geworden, die zwischen das Vorderrad eines Fahrrades und den Rahmen
geschaltet sind, sowie in Ausgestaltungen, die zwischen das Hinterrad
eines Fahrrades und den Fahrradrahmen geschaltet sind.
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Feder-Dämpfersysteme,
die zwischen das Vorderrad und den Rahmen eines Fahrrades geschaltet
sind, sind in Ausgestaltungen bekannt, in denen dieses Feder-Dämpfersystem
im Bereich des Steuerrohrs angeordnet ist, sowie in Ausgestaltungen,
bei den das Feder-Dämpfersystem
im Bereich der Fahrradgabel angeordnet ist.
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Diese
im Bereich der Fahrradgabel angeordneten Feder-Dämpfersysteme
sind in der Regel in einem bzw. beiden Gabelschaftrohren bzw. Standrohren
integriert.
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Feder-Dämpfersysteme
für die
Hinterradlagerung für
Fahrräder
sind als solche bekannt geworden, bei denen eine auf dem Prinzip
der Öldämpfung basierenden
Dämpferpatrone
radial außen
von einer Stahlfeder umgeben sind. Es sind ferner vereinzelt Feder-Dämpfersysteme bereits bekannt
geworden, bei denen Gasfedern eingesetzt werden. Auch solche, bei
denen eine als Positivfeder wirkende Gasfeder sowie eine als Negativfeder
wirkende Gasfeder eingesetzt werden, sind bereits bekannt.
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Aus
der deutschen Auslegeschrift
DE
1 505 522 B ist ein als hydropneumatischer Einrohr-Telekopstoßdämpfer gestaltetes
Feder-Dämpfersystem bekannt,
das an seinem einen Ende einen ersten Lasteinleitungsabschnitt sowie
an seinem anderen Ende einen zweiten mit der Kolbenstange gekoppelten
Lasteinleitungsabschnitt aufweist. Bei dieser Gestaltung ist eine
wirkungsmäßig zwischen
den genannten Lasteinleitungsabschnitten angeordnete Dämpfereinrichtung
vorgesehen, die einen mit Dämpfungsflüssigkeit
befüllten
Flüssigkeitsraum
aufweist, der von einem Dämpfungszylinder
gebildet wird und in dem ein verschieblicher Dämpfungskolben, an dem eine
Kolbenstange angeordnet ist, positioniert ist. Weiter weist diese
bekannte Gestaltung ein Schutzrohr auf, wobei zwischen diesem Schutzrohr
und dem Dämpfungszylinder
ein durch einen Rollbalg abgedichteter Raum vorgesehen ist, der
mit Druckgas befüllt
ist, welches neben einer sonstigen Fahrzeugabstützung als Zusatz-Gasfeder oder
Positivfeder für
die teilweise Fahrzeugabstützung
dient, und dessen Druck entsprechend der jeweiligen Fahrzeugbelastung
wirkt. Weiter ist bei dieser Gestaltung in der Kolbenstange eine
Längsbohrung
sowie Drosselöffnungen
vorgesehen. Ferner ist eine Stellstange in der Kolbenstangenbohrung
axial verschieblich geführt,
die die in der Kolbenstange befindlichen Drosselöffnungen mehr oder weniger
abzudecken vermag, so dass der Dämpfungsgrad
beeinflusst werden kann. Je nach Belastung des Fahrzeugs stellt sich
ein Gasdruck ein, der auf eine Membran wirkt und dadurch die Stellstange
entsprechend axial verstellt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feder-Dämpfersystem
für Fahrräder bereitzustellen,
welches bei unterschiedlich gestalteten Fahruntergründen sowie
für unterschiedliche
Fahrer betriebssichere, und komfortable Feder-Dämpfungseigenschaften
aufweist, und zwar möglichst
unter Vermeidung von aufwendigen Montage- oder Justiertätigkeiten.
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Die
Aufgabe wird durch ein Feder-Dämpfersystem
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Bevorzugte
Gestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere
ein Feder-Dämpfersystem
mit einer Federeinrichtung und einer Dämpfereinrichtung vorgesehen,
bei dem das Dämpfungsverhalten
der Dämpfereinrichtung
mittels einer Einstelleinrichtung eingestellt wird. Diese Einstellung
wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit
der Spannung bewirkt, welche, insbesondere aktuell, in einer Feder
der Federeinrichtung gegeben ist.
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Diese
Feder ist vorzugsweise eine Gasfeder.
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Die
Federeinrichtung sowie die Dämpfereinrichtung
sind jeweils wirkungsmäßig zwischen
einem ersten und einem zweiten Lasteinleitungsabschnitt des Feder-Dämpfersystems
angeordnet.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß die
Federeinrichtung sowie die Dämpfereinrichtung
jeweils auch räumlich
zwischen dem ersten und dem zweiten Lasteinleitungsabschnitt des
Feder-Dämpfersystems angeordnet
sind.
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Die
Einstellung bzw. Änderung
des Dämpfungsverhalten
erfolgt vorzugsweise gestuft oder stufenlos.
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In
bevorzugter Gestaltung weist die Dämpfereinrichtung eine mit Dämpfungsfluid,
wie beispielsweise Öl,
gefülltes
Kammersystem auf. Dieses Kammersystem kann eine erste und eine zweite
Kammer aufweisen, zwischen denen zur Dämpfung ein Dämpfungsfluid
durch Dämpfungsöffnungen
bewegt wird. Diese Dämpfungsöffnungen
verbinden die beiden Kammern in zumindest einer Lastrichtung.
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Vorzugsweise
sind Mittel vorgesehen, mittels welcher der Öffnungsquerschnitt dieser Dämpfungsöffnungen
verändert
werden kann.
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In
bevorzugter Gestaltung weist die Einstelleinrichtung wenigstens
ein Stellelement auf, das zu wenigstens einer Dämpfungsöffnung relativbeweglich angeordnet
ist.
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Eine
Dämpfungsöffnung ist
im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Öffnung, durch
welche ein Dämpfungsfluid,
wie insbesondere Flüssigkeit,
insbesondere Öl,
zur Dämpfung
bewegt wird. Das relativbeweglich angeordnete Stellelement ist insbesondere
so angeordnet, daß es
in unterschiedlichen Stellungen unterschiedliche Öffnungsquerschnitte
der Dämpfungsöffnungen
freigibt.
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Das
Stellelement kann insbesondere zur Einstellung des Öffnungszustands
oder des Öffnungsquerschnitts
einer oder mehrerer Dämpfungsöffnungen
verwendet werden.
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Bevorzugt
ist beispielsweise, daß das
Stellelement bezüglich
einer vorbestimmten Dämpfungsöffnung derart
verstellt werden kann, daß die
Querschnittsfläche
dieser Dämpfungsöffnung verändert wird.
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Bevorzugt
ist ferner, daß das
Stellelement bezüglich
unterschiedlicher, nicht zusammenhängender Dämpfungsöffnungen verstellt wird und
dabei nacheinander unterschiedliche Dämpfungsöffnungen verschließt oder
teilweise verschließt
bzw., in umgekehrter Lastrichtung, öffnet oder teilweise bzw. weit öffnet.
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Insbesondere
ist vorgesehen, daß die
Gesamt-Querschnittsfläche
der im Rahmen der Dämpfung
wirkenden Dämpfungsöffnungen
kontinuierlich oder gestuft oder abschnittsweise kontinuierlich
oder gestuft bewirkt werden kann, und zwar insbesondere in bezug
auf die Dämpfungsöffnungen,
die einer auf dem Prinzip der Flüssigkeitsdämpfung basierenden Dämpfereinrichtung
zugeordnet sind.
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In
bevorzugter Gestaltung gibt ein im Bereich oder in wenigstens einer
Dämpfungsöffnung angeordnetes
Ventil oder dergleichen einen Fluiddurchfluß frei, wenn die Dämpfereinrichtung
bzw. das Feder-Dämpfersystem
auf Druck belastet wird, während
bei einer Zugbelastung diese Öffnung
im wesentlichen verschlossen bleibt.
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Vorzugsweise
weist die Dämpfereinrichtung fluidbefüllte, insbesondere
flüssigkeitsbefüllte, Kammern
auf, welche mittels eines Dämpfkolbens
voneinander getrennt sind. Besonders bevorzugt ist mit diesem Dämpfkolben
eine Kolbenstange verbunden, die mit einem der Lasteinleitungsabschnitte
des Feder-Dämpfersystems
verbunden ist, und zwar insbesondere fest, so daß keine Relativbeweglichkeit
gegeben ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zur Belastung des
Dämpfkolbens
eine mit dem Dämpfkolben
verbundene Kolbenstange vorgesehen ist.
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Bevorzugt
wird die Steuerstange im Inneren der Kolbenstange aufgenommen. Besonders
bevorzugt ist diese Steuerstange relativbeweglich zur Kolbenstange
angeordnet und kann in unterschiedlichen Axialstellungen eine unterschiedliche
Dämpfungswirkung
der Dämpfereinrichtung
bewirken.
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Die
Steuerstange ist in besonders bevorzugter Gestaltung relativbeweglich
zu einem Gehäuse des
Feder-Dämpfersystems
angeordnet, und zwar insbesondere relativbeweglich zu sämtlichen
Gehäuseteilen.
Zu diesen Gehäuseteilen
zählen
besonders bevorzugt zwei oder mehr axial verschieblich zueinander
angeordnete Zylinder.
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Dieses
Innere der Kolbenstange kann beispielsweise als axialer Durchgangskanal
gestaltet sein, der, in Axialrichtung gesehen, an beiden Seiten offen
gestaltet ist.
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Ein
derartiger axialer Kanal kann auch auf einer Seite offen und auf
der entgegengesetzten Seite geschlossen oder auf beiden Seiten geschlossen
gestaltet sein.
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In
bevorzugter Gestaltung ist vorgesehen, daß die Kolbenstange eine Mantelwandung
aufweist, die das Innere der Kolbenstange umgibt. Dieses Innere
kann beispielsweise konzentrisch zur Mantelwandung angeordnet sein.
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In
bevorzugter Gestaltung ist die Mantelwandung mit Dämpfungsöffnungen,
die als Durchgangsöffnungen
gestaltet sind, versehen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß Dämpfungsöffnungen
gegeben sind, die das Innere der Kolbenstange mit der zweiten Kammer
der Dämpfereinrichtung
verbinden.
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Bevorzugt
ist ferner vorgesehen, daß das
Innere der Kolbenstange mit der ersten Kammer der Dämpfereinrichtung
in Verbindung steht. Hierzu können
beispielsweise ebenfalls Durchgangs- bzw. Dämpfungsöffnungen in der Mantelwandung
der Kolbenstange vorgesehen sein, oder es kann eine in einer Stirnfläche der
Kolbenstange vorgesehene Öffnung
die Verbindung zwischen der ersten Kammer der Dämpfereinrichtung und dem Inneren
der Kolbenstange herstellen.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß die
Steuerstange in unterschiedlichen Axialstellungen eine unterschiedliche
Anzahl von Dämpfungsöffnungen
abdeckt. Bevorzugt ist ferner, daß die Steuerstange in unterschiedlichen
Axialstellungen unterschiedliche Querschnittsflächen der Dämpfungsöffnungen abdeckt.
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Beispielsweise
ist vorgesehen, daß mehrere axial
versetzt angeordnete Dämpfungsöffnungen
als Durchgangsöffnungen
gestaltet sind, die das Kolbenstangeninnere mit der zweiten Kammer
verbinden, wobei stirnseitig der Kolbenstange eine Verbindung zwischen
dem Inneren der Kolbenstange und der ersten Kammer der Dämpfereinrichtung
hergestellt wird. Hierbei ist bevorzugt vor gesehen, daß die Steuerstange,
je nach Axialstellung, keine oder einen Teil oder alle der Dämpfungsöffnungen
abdeckt, die die zweite Kammer mit dem Kolbenstangeninneren verbinden.
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Bevorzugt
ist ferner, daß die
Kolbenstange an einem Ende verjüngt
gestaltet ist. In besonders bevorzugter Gestaltung ist der der ersten
Kammer zugewandte Endbereich des Inneren der Kolbenstange ebenfalls,
in Axialrichtung gesehen, verjüngt gestaltet
und stirnseitig offen. Diese Gestaltung kann insbesondere so sein,
daß sich
das sich verjüngende Ende
der Steuerstange derart in die Verjüngung dieses Endbereichs legen
kann, so daß dieser
im wesentlichen verschlossen wird. Bei einer Verschiebung der Steuerstange
in axialer Richtung wird vorzugsweise bei dieser Gestaltung eine
Querschnittsfläche vergrößert, die
das Dämpfungsverhalten
der Dämpfereinrichtung
bestimmt.
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Es
sei angemerkt, daß die
angesprochenen, sich in axialer Richtung verjüngenden Abschnitte der Dämpfungsöffnung bzw.
der Steuerstange gleiche oder unterschiedliche Steigungen aufweisen
können und
eine kegelförmige
oder eine nicht-kegelförmige Oberfläche aufweisen
können.
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In
bevorzugter Gestaltung ist ferner eine Positivfeder sowie eine Negativfeder
vorgesehen.
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Die
Negativfeder ist insbesondere eine Feder, die der Positivfeder entgegenwirkt,
und zwar so, daß diese
Negativfeder relativbeweglich zueinander angeordnete Bauteile in
einer Wirkrichtung belastet, die der Wirkrichtung entgegengesetzt
ist, in der die Positivfeder dieses Bauteile belastet, wenn die
jeweiligen Federn gespannt sind und auf die Bauteile wirken.
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Im
Falle zweier axial verschieblich zueinander angeordneter Zylinder
ist dies insbesondere so, daß die
Positivfeder diese Zylinder – in
Richtung einer ausgefahrenen Stellung belastet, während die Negativfeder
diese Zylinder in Richtung einer ge ringeren Beabstandung bzw. einer
eingefahrenen Stellung belastet.
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Beispielsweise
können
die Positiv- und die Negativfeder jeweils als Gasfeder gestaltet
sein.
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Der
Gasdruck einer derartigen Gasfeder wird vorzugsweise im unbelasteten
Zustand des Feder-Dämpfersystems
jeweils so eingestellt, daß er oberhalb
des Umgebungsdrucks liegt.
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Es
sei angemerkt, daß die
Federeinrichtung auch andere Federelemente aufweisen kann, wie beispielsweise
Stahlfedern, Elastomerfedern oder dergleichen.
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Derartige
andere Federelemente können
in Kombination mit Gasfedern gegeben sein oder ohne daß Gasfedern
vorhanden sind.
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In
bevorzugter Gestaltung ist die Positivfeder oder die Negativfeder
als Gasfeder gestaltet und derart angeordnet, daß die Steuerstangenkolbenfläche von
einer der Gasfeder belastet wird. Dies ist insbesondere derart vorgesehen,
daß der
Gasdruck der Positiv-Gasfeder bzw. der Negativ-Gasfeder auf eine Kolbenfläche der
Steuerstange wirkt. Diese Kolbenfläche der Steuerstange kann insbesondere
an einem an der Steuerstange angeordneten Kolben vorgesehen sein
oder eine Stirnfläche
der Steuerstange sein. Bevorzugt weist die Steuerstange eine Steuerstangenkolbenfläche auf,
die von einer Gasfeder belastet wird, so dass die Förderkraft
der Gasfeder eine Axialverschiebung der Steuerstange bewirken kann.
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Es
sei angemerkt, daß auch
Federelemente auf die Steuerstangenkolbenfläche wirken können, die
keine Gasfeder sind.
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Vorzugsweise
wirkt ferner eine weitere Feder auf die Steuerstange bzw. den Kolben
der Steuerstange. Diese weitere Feder ist besonders bevorzugt eine
Rückstellfeder.
In bevorzugter Gestaltung wirkt die Rückstellfeder so auf die Steuerstange,
daß diese in
Richtung einer Stellung belastet wird, in der die Dämpfungsöffungen,
deren Öffnungszustand
von der Steuerstange beeinflußt
werden kann, geöffnet
sind. In besonders bevorzugter Gestaltung wirkt die in der Rückstellfeder
gegebene Kraft der Federkraft der Positiv- bzw. Negativfeder entgegen,
die die Steuerstange belastet, um das Dämpfungsverhalten der Dämpfereinrichtung
einzustellen. Die Rückstellfeder kann
eine Gasfeder oder eine Metallfeder oder ein Elastomer sein, oder
eine anders gestaltete Federeinrichtung.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß das
Feder-Dämpfersystem
einen ersten Zylinder sowie einen zweiten Zylinder aufweist, wobei
der erste Zylinder axialverschieblich im zweiten Zylinder angeordnet
ist. Der Innendurchmesser des zweiten Zylinders ist größer als
der Außendurchmesser
des ersten Zylinders, und zwar derart, daß radial zwischen diesen Zylindern
eine Kammer gebildet werden kann. Diese Durchmesserunterschiede
sind vorzugsweise derart, daß eine
Gasfeder zwischen der Außenoberfläche des
ersten Zylinders und der Innenoberfläche des zweiten Zylinders angeordnet
ist bzw. angeordnet werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist in diesem Zwischenraum eine Negativkammer angeordnet.
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Bevorzugt
ist ferner, daß eine
derartige Negativkammer über
einen beweglich angeordneten Kolben von einer Positivkammer getrennt
ist, die besonders bevorzugt auf die Steuerstange wirkt.
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Es
sei angemerkt, daß der
Begriff Negativkammer sich im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere
auf eine Negativfeder bezieht, die insbesondere als Gasfeder gestaltet
ist, während
sich der Begriff Positivkammer insbesondere auf eine Positivfeder
bezieht, die vorzugsweise als Gasfeder gestaltet ist. Die Positivfeder
bzw. -kammer und insbesondere die Negativfeder bzw. -kammer können aber auch
anders gestaltete Federeinrichtungen sein.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß der
Gasdruck in einer als Gasfeder gestalteten Negativkammer und/oder
in einer als Gasfeder gestalteten Positivkammer auf unterschiedliche
Grundwerte eingestellt werden kann, die im unbelasteten Zustand
des Feder-Dämpfersystems
gegeben sind.
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Hierzu
sind gegebenenfalls entsprechende Ventileinrichtungen und/oder Befüllungseinrichtungen
vorgesehen.
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Ferner
sei angemerkt, daß auch
weitere Gasfedern vorgesehen sein können, die gegebenenfalls ebenfalls
mittels eines Ventilsystems befüllt
werden können.
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Das
erfindungsgemäße Feder-Dämpfersystem
kann besonders bevorzugt zwischen einen Fahrradrahmen und einem
an diesem angelenkten Hinterbau montiert werden bzw. zu einer entsprechenden
Verwendung bestimmt sein.
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In
bevorzugter Gestaltung ist eine Zusatzdämpfereinrichtung vorgesehen,
die auf die Einstelleinrichtung wirkt. Diese Zusatzdämpfereinrichtung
ist insbesondere so gestaltet, daß sie bewirkt, daß die bei
einer Verstellung der Steuerstange diese Verstellbewegung gedämpft wird.
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Im
folgenden werden nun einige bevorzugte Aspekte der Erfindung anhand
der Figuren näher
erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
erste, beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung in einem ersten Lastzustand einer Steuerstange bzw.
einer Positivfeder in schematischer Darstellung;
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2 die
beispielhafte Ausführungsform
gemäß 1 in
einem zweiten Lastzustand einer Steuerstange bzw. einer Positivfeder;
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3 eine
zweite, beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung in schematischer Darstellung in einem ersten Lastzustand
einer Steuerstange bzw. einer Positivfeder;
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4 die
Gestaltung gemäß 3 in
einem zweiten Lastzustand einer Steuerstange bzw. einer Positivfeder;
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5 eine
dritte beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung in einem ersten Lastzustand in schematischer Darstellung
einer Steuerstange bzw. einer Positivfeder;
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6 die
Gestaltung gemäß 5 in
einem zweiten Lastzustand einer Steuerstange bzw. einer Positivfeder;
und
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7 eine
vierte beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung in schematischer Darstellung.
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1 zeigt
eine beispielhafte Gestaltung eines erfindungsgemäßen Feder-Dämpfersystems 1, das
eine Dämpfereinrichtung 10 sowie
eine Federeinrichtung 12 aufweist.
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Das
Federsystem 1 weist ferner einen ersten Zylinder 16 sowie
einen zweiten Zylinder 18 auf. Der erste Zylinder 16 wird
teilweise im Inneren des zweiten Zylinders 18 aufgenommen.
An dem dem zweiten Zylinder 18 zugewandten Ende des ersten
Zylinders ist eine Zwischenwand 26 angeordnet, der eine
im zweiten Zylinder 18 angeordnete Negativkammer 28 von
einer ebenfalls im zweiten Zylinder 18 angeordneten Positivkammer 30 trennt.
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Die
Zwischenwand ist insbesondere ein Kolben bzw. Trennkolben.
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Die
Negativfeder 28 ist hier als Gasfeder gestaltet. Diese
Gasfeder weist die Kammer 28 sowie darin befindliches Gas
auf.
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In
entsprechender Weise ist die Positivfeder 30 als Gasfeder
gestaltet und weist ein in der Kammer 30 befindliches Gas
auf.
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Die
Negativfeder erstreckt sich zwischen der Augenoberfläche 32 der
hohlzylindrischen Wandung 34 des ersten Zylinders 16,
der Innenoberfläche 36 der
hohlzylindrischen Wandung 38 des zweiten Zylinders 18,
der Zwischenwand 26 und dem stirnseitigen, sich im wesentlichen
in radialer Richtung erstreckenden kreisringförmigen Wandungsabschnitt 40 des zweiten
Zylinders 18.
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Im
Bereich des radial innenliegenden Endes des stirnseitigen Wandungsabschnitts 40 des
zweiten Zylinders 18 ist der zweite Zylinder 18 über geeignete
Dichtmittel 42 gegenüber
dem ersten Zylinder 18 abgedichtet.
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Die
Zwischenwand 26 ist über
geeignete Dichtmittel 44 gegenüber der Innenoberfläche 36 der hohlzylindrischen
Wandung 38 abgedichtet. Die Zwischenwand 26 ist
fest mit dem ersten Zylinder 16 verbunden.
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Der
erste Lasteinleitungsabschnitt 20 ist augen- bzw. ösenförmig gestaltet
und am ersten Zylinder 16 an dessen dem zweiten Zylinder 18 abgewandter
Stirnseite im wesentlichen fest angeordnet.
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In
entsprechender Weise ist der zweite Lasteinleitungsabschnitt 22 ösen- bzw.
augenförmig
gestaltet und am stirnseitigen, dem ersten Zylinder 16 abgewandten
Ende des zweiten Zylinders 18 fest angeordnet.
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Der
zweite, am zweiten Zylinder 18 angeordnete Lasteinleitungsabschnitt 22 bzw.
der zweite Zylinder 18 ist ferner über geeignete Aufnahmemittel 46 mit
der Kolbenstange 48 verbunden, die ihrerseits mit dem Dämpfkolben 50 verbunden
ist.
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Der
Dämpfkolben 50 ist
zwischen einer ersten Kammer 52 und einer zweiten Kammer 54 der Dämpfereinrichtung 10 angeordnet.
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Die
Kammern 52, 54 sind jeweils mit Dämpfungsfluid
in Gestalt von Öl
befüllt.
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Der
Kolben 50 ist über
geeignete Dichtmittel 56 gegenüber dem ersten Zylinder 16 abgedichtet und
kann in diesem Zylinder 16 verschoben werden.
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Im
Kolben 50 sind Dämpfungs-
bzw. Durchgangsöffnungen 58, 60 vorgesehen,
die die erste Kammer 52 mit der zweiten Kammer 54 verbinden. Im
Bereich der Durchgangsöffnungen 58, 60 sind
Federplättchen 62, 64 vorgesehen,
welche bewirken, daß Öl durch
die Dämpfungsöffnung 58, 60 von
der ersten Kammer 52 in die zweite Kammer 54 strömen kann,
eine Fluidbewegung in der umgekehrten Richtung durch diese Dämpfungsöffnungen 58, 60 jedoch im
wesentlichen verhindert wird.
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Die
Kolbenstange 48 weist eine sich axial und im wesentlichen
konzentrisch erstreckende Durchgangsöffnung 66 auf.
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Das
eine Ende dieser Durchgangsöffnung 66 mündet in
die erste Kammer 52, und das andere Ende dieser Durchgangsöffnung 66 mündet in
eine weitere, von der ersten und zweiten Kammer 54 verschiedene
Kammer 68 der Zusatzdämpfereinrichtung 71.
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Die
Durchgangsöffnung 66 bzw.
das Innere 70 der Kolbenstange 48 weist Bereiche 72, 74 auf, die
unterschiedliche Querschnittsflächen
aufweisen.
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Der
Bereich 72, der eine größere Querschnittsfläche aufweist
als der Bereich 74, ist der Kammer 68 zugewandt.
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In
die Durchgangsöffnung 66 bzw.
das Innere 70 der Kolbenstange 48 erstreckt sich
ein als Steuerstange 76 gestaltetes Stellelement. An der
der ersten Kammer 52 abgewandten Seite der Steuerstange 76 ist
ein Kolben 78 vorgesehen. Die Steuerstange 76 ist über diesen
Kolben 78 gegenüber
dem zweiten Zylinder 18 gelagert, wobei zwischen dem zweiten Zylinder 18 und
dem Kolben 78 geeignete Dichtmittel 80 vorgesehen
sind. Ferner ist die Steuerstange 72 im Bereich 74,
der eine gegenüber
dem Bereich 76 verkleinerte Querschnittsfläche aufweist,
gegenüber der
Kolbenstange 48 axial verschieblich gelagert.
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Der
Bereich 72 der Durchgangsöffnung 66, der eine
vergrößerte Querschnittsfläche gegenüber dem
Bereich 74 aufweist, erstreckt sich im wesentlichen konzentrisch
um die Steuerstange und bildet eine Art Ringkanal 81, durch
welchen in der Kammer 68 befindliches Fluid in Richtung
der ersten Kammer 52 sowie zweiten Kammer 54 strömen kann.
Hierzu ist, was in 1 nicht zu erkennen ist, in
der Steuerstange eine sich nach außen erstreckende Öffnung vorgesehen,
die sich im Inneren der Steuerstange in Richtung des dem Kolben 78 abgewandten
Endes der Steuerstange erstreckt und zur ersten Kammer 52 hin
offen ist.
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In
der Kammer 68 ist ferner eine Feder 82 angeordnet,
die beispielsweise als Stahlfelder gestaltet ist und den Kolben 78 bzw.
die Steuerstange 76 in Richtung des der ersten Kammer 52 abgewandten Endes
belastet.
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Der
Kolben 78 wird ferner, in Gegenrichtung, von dem Gasdruck
des in der Positivkammer 30 angeordneten Gases belastet.
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Mit
steigendem Gasdruck in der Positivkammer 30 wird die Steuerstange
gegen die Kraft der Feder 82 zunehmend in Richtung der
ersten Kammer 52 belastet, so daß sich die Steuerstange zunehmend
in Richtung der ersten Kammer 52 bewegt.
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Mit
sinkendem Gasdruck in der Kammer 30 bewegt sich die Steuerstange
unter Wirkung der Federkraft der Feder 82 in entgegengesetzter
Richtung.
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Die
jeweilige Axialstellung der Steuerstange 76 wird somit
vom Gasdruck des in der Kammer 30 angeordneten Gases sowie
von der Federkraft der Federeinrichtung 82 beeinflußt.
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Die
Feder 82 kann eine konstante oder über den Weg veränderliche
Federkonstante aufweisen.
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Die
erste Kolbenfläche 84,
die der ersten Kammer 52 zugewandt ist, steht mit dem Fluid
in Kontakt, das sich in der Kammer 68 befindet.
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Die
auf der der ersten Kammer 52 abgewandten Seite des Kolbens 78 angeordnete
zweite Kolbenfläche 86 steht
mit Gas in Kontakt, das in der Kammer 30 angeordnet ist.
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Die
Mantelwandung 88 der Kolbenstange 48 weist sich
im wesentlichen radial erstreckende Dämpfungs- bzw. Durchgangsöffnun gen 90, 92 auf, die
in axialer Richtung der Kolbenstange gesehen, versetzt zueinander
angeordnet sind.
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Der
jeweilige Öffnungsquerschnitt
dieser Dämpfungsöffnungen 90, 92 ist
geringer als der Öffnungsquerschnitt
der Durchgangsöffnung 66 der
Kolbenstange 48, der zwischen den Öffnungen 90, 92 und
der ersten Kammer 52 gegeben ist.
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Wenn
das Feder-Dämpfersystem 1,
wie durch die Pfeile 94, 96 angedeutet, auf Druck
belastet wird, steigt der Gasdruck in der Kammer 30. Dieser
steigende Gasdruck bewirkt, daß sich
die Steuerstange 76 zunehmend in Richtung der ersten Kammer 52 verschiebt,
bis ein Kräftegleichgewicht
in axialer Richtung an der Steuerstange 76 gegeben ist. Dieses
Kräftgleichgewicht
kann insbesondere – zumindest
in einer oder mehreren Axialstellungen der Steuerstange 76 – so sein,
daß die
von dem Gasdruck auf die Steuerstange ausgeübte Kraft durch die von der
Feder 82 auf die Steuerstange 76 in entgegengesetzter
Axialrichtung ausgeübte
Kraft kompensiert wird. Bei entsprechender (Vor)Spannung der im folgenden
noch beschriebenen Feder 102 kann in dieses Kräftegleichgewicht
ferner die Kraft eingehen, die – im
statischen Zustand – von
dem in der ersten Kammer 52 vorgesehenen Öl auf die
Steuerstange 76 in axialer Richtung wirkt. Diese Kraft
hängt vom Öldruck ab,
der – insbesondere
im statischen Zustand – wiederum
von der Spannung der Feder 102 abhängt. Diese Kraft wirkt insbesondere
der Kraft entgegen, die mittels des in der Kammer 30 gegebenen
Gasdrucks auf die Steuerstange 76 ausgeübt wird. Es sei angemerkt,
daß auch
Reibungskräfte
in dieses Kräftegleichgewicht
einfließen
können,
die auf die Steuerstange 76 in axialer Richtung wirken.
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In
der in 1 gezeigten Stellung ist die Steuerstange 76 so
angeordnet, daß sowohl
die Dämpfungsöffnung 90 als
auch die Dämpfungsöffnung 92 geöffnet und
somit nicht durch die Steuerstange 76 abgedeckt ist.
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In
dieser Stellung würden
sich unter Druckbelastung oder weiterer Druckbelastung des Feder-Dämpfersystems
der erste Zylinder 16 und der zweite Zylinder 18 weiter
ineinander verschieben. Dabei würde
mittels der Kolbenstange 48 der Dämpfungskolben 50 derart
verschoben, daß sich
die erste Kammer 52 im wesentlichen verkleinern und die zweite
Kammer 54 im wesentlichen vergrößern würde. Bei dieser Verschiebung
tritt Fluid von der ersten Kammer 52 in die zweite Kammer 54 über.
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Diese
Fluidbewegung wird derart bewirkt, daß Öl durch die Dämpfungsöffnungen 58, 60 bewegt
wird, wobei die Federplättchen 60, 64 unter
dem Fluiddruck die Dämpfungsöffnungen 58, 60 öffnen und
das Überströmen des Öls von der
ersten Kammer 52 in die zweite Kammer 54 ermöglichen.
Ferner strömt Öl von der
ersten Kammer 52 über
das Innere 70 der Kolbenstange 48 sowie die Dämpfungsöffnungen 90 und 92 in
die zweite Kammer 54.
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Mit
zunehmendem Gasdruck in der Kammer 30 bewegt sich die Steuerstange 76 zunehmend
in Richtung der ersten Kammer 52, so daß zunächst die Dämpfungsöffnung 90 verschlossen
wird und in dieser Stellung Öl
von der ersten Kammer 52 nur noch über die Dämpfungsöffnungen 58, 60 sowie
die Dämpfungsöffnung 92 in
die zweite Kammer 54 überströmt.
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Bei
einer Entlastung des Feder-Dämpfersystems 1 bzw.
in der Zugstufe des Feder-Dämpfersystems 1 entspannt
sich das Feder-Dämpfersystem 1, wie
durch die Pfeile 98, 100 schematisch angedeutet ist.
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Hierbei
vergrößert sich
das Volumen in der Kammer 30, das sich bei einer Druckbelastung
verkleinert hat, so daß der
Gasdruck in der Kammer 30 sinkt.
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Durch
diesen sinkenden Gasdruck wird die Steuerstange 76 entlastet,
so daß sie,
insbesondere unter Wirkung der Feder 82, in der der ersten
Kammer 52 abgewandten Richtung bewegt wird, und somit,
an den entsprechenden Stellen, Dämpfungsöffnungen 90, 92 zumindest
teilweise wieder freigibt.
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Bei
dieser in Richtung der Entlastung des Feder-Dämpfersystems 1 gerichteten
Bewegung (Zugstufe) strömt Öl von der
zweiten Kammer 54 in die erste Kammer 52. Hierbei
wird ein Strömen
durch die Dämpfungsöffnungen 58, 60 mittels
der Federplättchen 62, 64 verhindert.
Das Öl
strömt
somit durch die Dämpfungsöffnung 92 und,
sobald die Dämpfungsöffnung 90 freigegeben
ist, auch durch die Dämpfungsöffnung 90.
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Das
Feder-Dämpfersystem 1 weist
ferner eine Feder 102 auf, die über einen schwimmend gelagerten
Kolben 104, der gegebenenfalls gegenüber dem ersten Zylinder 16 abgedichtet
ist, von der ersten mit Öl
befüllten
Kammer 52 getrennt ist. Die Feder 102 ist in der
Gestaltung gemäß 1 als
Gasfeder gestaltet und weist somit eine Kammer 102 auf, die
mit Gas befüllt
ist. Das Gasvolumen bzw. der Gasdruck der als Gasfeder gestalteten
Feder 102 kann mittels einer geeigneten Ventil- bzw. Befüllungseinrichtung 106 eingestellt
werden.
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Eine
derartige Ventil- bzw. Befüllungseinrichtung
ist gegebenenfalls auch zum Befüllen
bzw. Aufbau eines Grunddrucks der Positivkammer 30 vorgesehen.
Eine derartige Ventileinrichtung kann auch, was in 1 nicht
gezeigt ist, zum Befüllen
der Negativkammer 28 vorgesehen sein.
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Es
sei allerdings angemerkt, daß insbesondere
die Negativkammer 28 auch als anders gestaltete Federeinrichtung,
wie beispielsweise Elastomerfedereinrichtung, gestaltet sein kann.
Bei einer derartigen Gestaltung können beispielsweise die Dichtelemente 42 weggelassen
sein.
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An
der Innenoberfläche 36 der
hohlzylindrischen Wandung 38 des zweiten Zylinders 18 kann ferner,
was in 1 nicht gezeigt ist, eine Überströmer vorgesehen sein, der beispielsweise
nutartig gestaltet ist.
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Ein
derartiger Überströmer ermöglicht,
insbesondere in bestimmten Relativstellungen zwischen dem ersten 16 und
dem zweiten Zylinder 18 ein Überströmen von Gas zwischen der Positivkammer 30 und
der Negativkammer 28, so daß in wenigstens einer vorbestimmten
Stellung ein entsprechender Druckausgleich hergestellt werden kann,
wenn die Positivkammer 30 und die Negativkammer 28 als
mit Gas befüllte
Kammern gestaltet sind.
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2 zeigt
das Feder-Dämpfersystem 1 gemäß 1 in
einer zweiten Stellung.
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Wie 2 entnommen
werden kann, ist die Steuerstange 76 in dieser Stellung
gegenüber
der Darstellung gemäß 1 weiter
in Richtung der ersten Kammer 52 verschoben. Bei dieser
Verschiebung wurde die Feder 82 unter Wirkung eines größeren Gasdrucks
in der Kammer 30 zunehmend komprimiert. Ferner wurde der
Steuerkolben so weit in Richtung der ersten Kammer 52 verschoben,
daß die Dämpfungsöffnung 90 im
wesentlichen abgedeckt ist. Ein Ölaustausch
zwischen der ersten Kammer 52 und der zweiten Kammer 54 ist
in der in 2 dargestellten Stellung über die
Dämpfungsöffnung 92 möglich.
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3 zeigt
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung in schematischer Darstellung.
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Die
Gestaltung gemäß 3 unterscheidet sich
von der Gestaltung gemäß 1 insbesondere durch
die Feder, die in der Kammer 68 angeordnet ist. Während in
der Darstellung gemäß 1 je
eine Stahl- bzw. Spiralfeder gewählt
wurde, ist in der Gestaltung gemäß 3 in
der Kammer 68 ein Elastomerfederelement 120 vorgesehen.
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4 zeigt
das Feder-Dämpfersystem 1 gemäß 3 in
einer Stellung, die im wesentlichen der Stellung gemäß 2 entspricht.
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Wie 4 entnommen
werden kann, ist das Elastomerfederelement 120 in dieser
Stellung der Steuerstange 76 gegenüber der Darstellung gemäß 3 komprimiert.
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5 zeigt
eine weitere Gestaltung des erfindungsgemäßen Feder-Dämpfersystems 1, die
sich von der Gestaltung gemäß 1 insbesondere durch
die Gestaltung der Durchgangsöffnung 66 im an
die erste Kammer 52 angrenzenden Bereich sowie durch die
Gestaltung der Steuerstange 76 im der ersten Kammer 52 zugewandten
Endbereich unterscheidet.
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In
der Gestaltung des Feder-Dämpfersystems 1 gemäß 5 verjüngt sich
der der ersten Kammer 52 zugewandte Endabschnitt der Durchgangsöffnung 66 in
Richtung der ersten Kammer 52.
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Eine
entsprechende Verjüngung
ist an dem der ersten Kammer 52 zugewandten Endabschnitt 130 der
Steuerstange 76 vorgesehen. Dieser verjüngte Bereich 132 der
Steuerstange 76 wird in der Stellung der Steuerstange 76 gemäß 5 von
einem Kanalabschnitt 134 umgeben, der zwischen der Kolbenstange 48 und
dem verjüngten
Bereich 132 der Steuerstange 76 angeordnet ist. Über diesen
Kanalabschnitt 134 sowie die Durchgangsöffnung 136 ist eine
Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer 52 und der zweiten
Kammer 54 gegeben. Der Kanalabschnitt 134 wirkt
dabei als Dämpfungsöffnung.
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Mit
zunehmender Axialverschiebung der Steuerstange 76 in Richtung
des Lasteinleitungsabschnitts 22 vergrößert sich der Querschnitt des
Kanalabschnitts 134, so daß die Dämpfungswirkung reduziert wird.
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6 zeigt
die Gestaltung eines Feder-Dämpfersystems 1 gemäß 5,
bei dem die Steuerstange 76 weiter in Richtung der ersten
Kammer 52 verschoben ist und der verjüngte Bereich 132 der
Steuerstange 76 an den verjüngten Abschnitt 138 der
Kolbenstange 48 bzw. des Kolbens 50 anschlägt. In dieser
Stellung ist der Kanalabschnitt 134 im wesentlichen verschlossen,
so daß über diesen
Kanalabschnitt ein Ölaustausch
zwischen der ersten Kammer 52 und der zweiten Kammer 54 verhindert
wird.
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7 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung, die eine Vielzahl von Merkmalen der in 1 dargestellten
Gestaltung aufweist.
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In 7 sind
einige weitere bzw. abweichende Merkmale gezeigt, auf die teilweise
im folgenden eingegangen werden soll.
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In
der Gestaltung gemäß 7 ist
neben einer Befüllungseinrichtung 150 zum
Befüllen
der Kammer 102 mit Gas eine Befüllungseinrichtung 152 zum
Befüllen
der zweiten Kammer 30 mit Gas vorgesehen.
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Ferner
ist in der Gestaltung gemäß 7 – abweichend
von der Gestaltung gemäß 1 – nicht ein
Bereich 72 mit größerer Querschnittsfläche sowie ein
Bereich 74 mit kleinerer Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung 66 vorgesehenen
Gestaltung vorgesehen, sondern eine Durchgangsöffnung 66, die in
diesen in 1 dargestellten Bereichen 72, 74 eine
im wesentlichen konstante Querschnittsfläche aufweist.
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Abweichend
von der Gestaltung gemäß 1 ist
allerdings in der Gestaltung gemäß 7 die
Steuerstange 76 mit unterschiedlichen Querschnittsflächenbereichen
versehen. Die Steuerstange 76 weist einen Bereich 154 auf,
welcher eine kleinere Querschnittsfläche bzw. einen kleineren Umfang
aufweist, sowie einen – aus
Sicht dieses Bereichs 154 – in Richtung der ersten Kammer 52 angeordneten
Bereich 156, der eine – vergleichsweise – größere Querschnittsfläche bzw.
einen größeren Umfang
aufweist. In diesem Bereich 156 wird die Steuerstange 76 gegenüber der
Kolbenstange 48 axial geführtb.
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Es
sei in diesem Zusammenhang angemerkt, daß als Querschnittsfläche bezüglich der Steuerstange 76 insbesondere
die durch die Außenumfangskontur
aufgespannte Fläche
zu verstehen ist.
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Es
sei ferner angemerkt, daß der
Ringkanal 158 beispielsweise auch durch eine Kombination
der entsprechenden Gestaltungen gemäß 1 und 7 gebildet
werden kann, so daß – insbesondere zur
Bildung dieses Ringkanals 158 – sowohl ein Bereich der Öffnung 66 mit
größerer Querschnittsfläche vorgesehen
ist als auch ein Bereich der Steuerstange 76 mit kleinerer
Querschnittsfläche.
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Bezüglich dieser
Gestaltungen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen sei
darauf hingewiesen, daß diese
unterschiedlichen Querschnittsflächen
insbesondere an Stellen gegeben sind, die außerhalb der Kammer 68 bzw.
außerhalb
eines gegebenenfalls in der Kammer 68 angeordneten Kolbens 78 der
Steuerstange 76 gegeben sind.
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In
der Gestaltung gemäß 7 ist
vorgesehen, daß die
Kammer 68 über
den Ringkanal 158, die sich im wesentlichen radial in das
Innere der Steuerstange erstreckende Öffnung 160 sowie den
sich von dieser Öffnung 160 zum
der ersten Kammer 52 zugewandten Ende der Steuerstange 52 erstreckenden Kanal 162 mit
der ersten Kammer 52 – und
gegebenenfalls der zweiten Kammer 54 – in Verbindung steht. Über diese
Verbindung kann bei einem entsprechenden Dämpfungsfluid- bzw. Ölaustausch eine
Dämpfungswirkung
erzielt werden, und zwar insbesondere eine Zusatzdämpfungswirkung,
die die Bewegung der Steuerstange bei einer Axialverstellung dämpft.
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Es
sei angemerkt, daß anstelle
des oder ergänzend
zum Ringkanals 158 auch ein in der Steuerstange 76 angeordneter
Verbindungskanal vorgesehen sein kann, der die Kammer 68 mit
dem Kanal 162 verbindet; die Öffnung 160 ist bei
einer derartigen Gestaltung – insbesondere
wenn nicht ergänzend
ein Ringkanal 158 vorgesehen ist – gegebenenfalls nicht gegeben.
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In
der Gestaltungen gemäß den 1 bis 4 ist
ebenfalls die anhand der 7 erläuterte Öffnung 160 sowie der
anhand der 7 erläuterte Kanal 162 vorgesehen.
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Eine
derartige Öffnung 160 sowie
ein derartiger Kanal 162 kann auch in der anhand 5 und 6 erläuterten
Gestaltung vorgesehen sein. In den Gestaltungen gemäß 5 und 6 kann
der Kanal 162 anstelle an der Stirnseite der Steuerstange 66 im
Bereich der konischen bzw. sich verjüngenden Mantelfläche offen
sein. Dies läßt sich
fertigungstechnisch beispielsweise durch eine mehrteilige Steuerstange 66 oder
durch stirnseitiges Verschließen
des stirnseitigen Öffnungsbereichs
in Verbindung mit einer weiteren im wesentlichen radialen Öffnung bewirken.
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Ferner
ist in der Gestaltung gemäß 7 ein Überströmer 164 vorgesehen,
der in einer vorbestimmten Stellung bzw. einem Stellungsbereich
einen Druckausgleich bzw. ein Überströmen von
Gas bezüglich
der Positiv- und der Negativkammer ermöglicht. Ein derartiger Überströmer 164 kann
auch in den Gestaltungen gemäß 1 bis 6 vorgesehen
sein.
-
In
Bezug auf die 1 bis 7 sei angemerkt,
daß die
Zusatzdämpfereinrichtung 71 insbesondere
die Bewegung der Steuerstange 76 dämpft. Diese Dämpfung wird
insbesondere bewirkt, in dem Dämpfungsfluid,
also insbesondere in den Gestaltungen gemäß 1 bis 7 Öl, zwischen
der Kammer 68 und einer weiteren Kammer durch entsprechende
Verjüngungen
bzw. Kanäle
oder Öffnungen bewegt
wird. Die weitere Kammer ist insbesondere die erste und/oder die
zweite Kammer. Kanäle
bzw. Öffnungen
sind insbesondere der Ringkanal 158, bzw. ein entsprechender
im inneren der Steuerstange angeordneter Kanal, und/oder die Öffnung und/oder
der Kanal 162. Anstelle einer Flüssigkeit bzw. des Öls kann
auch ein Gas als Dämpfungsfluid verwendet
werden.
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- 1
- Feder-Dämpfersystem
- 10
- Dämpfereinrichtung
- 12
- Federeinrichtung
- 14
- Gehäuse
- 16
- erster
Zylinder
- 18
- zweiter
Zylinder
- 20
- erster
Lasteinleitungsab
-
- schnitt
- 22
- zweiter
Lasteinleitungsab
-
- schnitt
- 26
- Zwischenwand
- 28
- Negativkammer
bzw. -feder
- 30
- Positivkammer
bzw. -feder
- 32
- Außenoberfläche von 34
- 34
- hohlzylindrische
Wandung
-
- von 16
- 36
- Innenoberfäche von 38
- 38
- hohlzylindrische
Wandung
-
- von 18
- 40
- stirnseitiger
Wandungsab
-
- schnitt
von 18
- 42
- Dichtmittel
- 44
- Dichtmittel
- 46
- Aufnahmemittel
- 48
- Kolbenstange
- 50
- Dämpfkolben
- 52
- erste
Kammer von 10
- 54
- zweite
Kammer von 10
- 56
- Dichtmittel
- 58
- Durchgangsöffnung in 50
- 60
- Durchgangsöffnung in 50
- 62
- Federplättchen
- 64
- Federplättchen
- 66
- Durchgangsöffnung
- 68
- Kammer
von 10
- 70
- Inneres
von 48
- 72
- Bereich
mit größerer Quer
-
- schnittsfläche von 66
- 74
- Bereich
mit kleinerer Quer
-
- schnittsfläche von 66
- 76
- Steuerstange
- 78
- Kolben
von 76
- 80
- Dichtmittel
- 81
- Ringkanal
- 82
- Feder
- 84
- erste
Kolbenfläche
von 78
- 86
- zweite
Kolbenfläche
von 78
- 88
- Mantelwandung
von 48
- 90
- Dämpfungsöffnung in 48
- 92
- Dämpfungsöffnung in 48
- 94
- Pfeil
- 96
- Pfeil
- 98
- Pfeil
- 100
- Pfeil
- 102
- Feder
bzw. Kammer
- 104
- Kolben
- 106
- Ventileinrichtung
- 120
- Elastomerfederelement
- 130
- Endabschnitt
von 76
- 132
- verjüngter Bereich
von 76
- 134
- Kanalabschnitt
- 136
- Öffnung
- 138
- verjüngter Abschnitt
von 76
- 150
- Befüllungseinrichtung
- 152
- Befüllungseinrichtung
- 154
- Bereich
von 76
- 156
- Bereich
von 76
- 158
- Ringkanal
- 160
- Öffnung in 76
- 162
- Kanal
in 76
- 164
- Überströmer