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Flüssigkeitsdämpfer Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsdämpfer
mit einem durch einen Kolben in zwei Arbeitskammern unterteilten Zylinder.
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Es ist bereits ein Flüssigkeitsdämpfer dieser Art bekannt, bei dem
die Arbeitskammern jeweils durch ein hohes Druckgefälle verursachende kalibrierte
Durchstromöffnungen mit einem Nebenraum und dieser außerdem mit der jeweiligen Arbeitskammer
über klappengesteuerte größere Durchlässe verbunden sind, in denen nur ein geringes
Druckgefälle entsteht. Bei diesem bekannten Flüssigkeitsdämpfer sind jedoch die
die Arbeitskammern bildenden Räume in einem besonderen Zylinder ausgebildet, der
in einem diesen umschließenden größeren Zylinder angeordnet ist. Dieser größere
Zylinder enthält einen gemeinsamen Raum, der für die beiden Arbeitskammern einen
gemeinsamen Nebenraum bildet. Es ist weiterhin bei Flüssigkeitsdämpfern ähnlicher
Art bekannt, zwei Kolben anzuordnen, die in einem gemeinsamen Zylinder zwei Räume
und einen gemeinsamen mittleren Raum abtrennen.
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Demgegenüber soll durch die Erfindung ein Flüssigkeitsdämpfer dieser
Art mit nur einem Kolben geschaffen werden, der bei erhöhter Empfindlichkeit, absoluter
Dichtigkeit und geringsten Reibungsverlusten erheblich einfacher ausgebildet ist
als die vorerwähnten bekannten Dämpfer.
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Demgemäß bestehen die wesentlichen Merkmale der Erfindung darin, daß
jeder der beiden Arbeitskaminern ein besonderer Nebenraum mit einer durch eine verformbare
Hülle gebildeten Außenwand zugeordnet ist und die Hüllen einenends an den entgegengesetzten
Enden der Wandung des Zylinders und anderenends mit den an beiden Seiten des Kolbens
angebrachten Kolbenstangen abdichtend verbunden sind.
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Es ist zwar an sich bekannt, einen Raum eines Dämpfers durch nachgiebige
Wände nach außen abzuschließen. Der bekannte Dämpfer stellt aber eine hydraulisch
gedämpfte Luftfeder dar, also einen Dämpfer, bei dem durch einen Kolben innerhalb
eines Zylinders ein Raum für die Federluft und ein Raum für die Dämpfungsflüssigkeit
abgetrennt sind und bei dem eine Verdrängungskammer für die Dämpfungsflüssigkeit
angeordnet ist. Lediglich dieser Verdrängungsraum, der mit den Nebenräumen beim
Gegenstand der Erfindung nicht vergleichbar ist, ist mit einer elastisch nachgiebigen
Wandung versehen. Diese bekannte Ausbildung kann daher nicht die Lehre vermitteln
oder nahelegen, einen Dämpfer so umzugestalten, daß er zwei voneinander getrennte
Nebenräume aufweist, von denen jeder an einem Ende des Zylinders angeordnet ist
und eine verformbareAußenwandung aufweist, die mit dem Kolben bzw. den Kolbenstangen
verbunden ist. Außerdem muß die Außenwand der bekannten hydraulisch gedämpften Luftfeder
elastisch sein, da sie auf Ausdehnung beansprucht wird, was beim Gegenstand der
Erfindung nicht der Fall ist. Denn da bei diesem die jeweilige Hülle mit dem Kolben
bzw. der Kolbenstange verbunden ist, wird der von ihr eingeschlossene Raum bei entsprechender
Formgebung der Hülle im Sinne. der Kolbenverschiebung vergrößert, ohne daß eine
elastische Dehnung der Hülle erforderlich ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und ein besonderer Anwendungsfall
einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung sind in der Zeichnung veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Dämpfer im axialen Schnitt, Fig.2
einen ähnlichen Schnitt, aus dem die Wirkungsweise desselben Dämpfers zu ersehen
ist, Fig. 3 im axialen Schnitt ein Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen
Einrichtung als Mittelstellungsanzeiger, der in einer pneumatischen Fahrzeugaufhängung
die Korrektur des Niveaus gewährleisten soll.
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Der in Fig.1 dargestellte Dämpfer besteht aus einem Zylinder 1, in
welchem ein Kolben 2 frei spielen kann. Die einander abgekehrten Stangen 3, 3' des
Kolbens 2 durchsetzen die Böden des Zylinders und bewegen die bei 4, 4' an ihrem
Ende befestigten dichten und verformbaren Membranen 5, 5'. Diese Membranen
sind
ferner bei 6, 6' an den Enden des Zylinders 1 befestigt, und die Verbindungen 4
und 6 sind dicht. Die von den verformbaren Membranen mit dem Zylinder gebildeten
Kammern 7, 7' sowie die Kammern 8, 8' des Zylinders sind mit der Dämpfungsflüssigkeit
gefüllt. Die- auf ein und derselben Seite des Kolbens 2 gelegenen Kammern 7 und
8 stehen über einen oder mehrere Durchlässe von geringem Querschnitt derart miteinander
in Verbindung; daß die Dämpfungsflüssigkeit beim Übertritt von der Kammer 7 zur
Kammer 8 oder umgekehrt bedeutende Druckverluste erleidet. Diese Durchlässe bestehen.
hier aus dem Ringspalt 9 bzw. 9', der zwischen den Kolbenstangen 3, 3' und den entsprechenden
Zylinderböden vorhanden ist. Die Kammern 7 und 8 können außerdem lediglich im Sinne
der Pfeile miteinander über Spalte in Verbindung treten, in denen viel geringere
Druckverluste als im vorigen Falle vorkommen.
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Im beschriebenen Beispiel wird dies durch eine Reihe von Lochungen
10 erreicht, die einen erheblichen Gesamtquerschnitt aufweisen und durch eine Klappe
11 abgesperrt sind, die sich.« in Sinne des Pfeiles öffnet und von ihrem Sitz abrückt,
sobald die Kammer 7 gegenüber der benachbarten Kammer 8 den geringsten Überdruck
aufweist.
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Ein Druckunterschied im umgekehrten Sinne hat wiederum zur Folge,
daß sich die Klappe 11 schließt und die Lochungen 10 absperrt.
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Wenn der Kolben des Därnpfungszylinders beispielsweise im Sinne des
Pfeiles F geschoben wird, setzt er die Kammer 8' unter Druck, und die in dieser
enthaltene Flüssigkeit wird durch den Durchlaß 9' in die benachbarte Kammer
7' und beiläufig auch durch eventuelle geringe Leckstellen 12 am Kolbenrand in die
andere Kammer 8 verdrängt. Infolge der durch die Durchlässe 9' und 12 erzeugten
Druckverluste sind die Drücke, die in den Kammern 7' und 8 herrschen, deutlich kleiner
als der durch die Schubkraft F in der Kammer 8' erzeugte Druck und können sogar
sehr gering sein, wenn die Membranen 5 eine geeignete Formgebung aufweisen.
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In der Kammer 7 liegt der Druck nur sehr geringfügig höher als in
der Kammer 8, da die dort vorhandene und im Sinne der Pfeile f verdrängte Flüssigkeit
hauptsächlich durch die Lochungen 10 tritt, die konstruktionsgemäß nur geringe Druckverluste
für die praktische Stufenleiter der Kolbengeschwindigkeiten verursachen.
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Im allgemeinen sind also die in den beiden Membranen 5 herrschenden
Drücke kleiner als der Arbeitsdruck des Dämpfungszylinders (in dieser Arbeitsphase
der in Kammer 8' herrschende Druck). Diese Meuibranen oder Hüllen können entsprechend
ausgelegt sein und folglich eine sehr große Anpassungsfähigkeit bzw. Nachgiebigkeit
aufweisen, was der Einrichtung in Verbindung mit der Auslegung der Kammern und Flüssigkeitsdurchlässe
die angestrebte große Empfindlichkeit verleiht.
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Im Rahmen der Erfindung ließen sich an Stelle dieser Membranen oder
Hüllen natürlich auch anders beschaffene Elemente benutzen, die beispielsweise gleitende
Dichtungsringe tragen oder mit solchen zusammenwirken sowie Ventile, die für gleichwertige
Vorrichtungen beschrieben worden sind.
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Diese Dämpfereinrichtung kann bei den für die Fahrzeugaufhängung benutzten
Niveaukorrektoren als Mittelstellungsanzeiger (Fig.3) -angewendet werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Rufhänge- oder Federungsglied
aus den ineinander gleitenden Zylindern 13 und 14; die mit einem Preßgas angefüllt
und =mittels der Laschen 15 und 16 am Wagenkasten und an den nicht aufgehängten
Massen des Fahrzeuges befestigt sind. Für jedes Rad ist je ein Federungsglied vorgesehen.
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Die Abdichtung zwischen den Zylindern 13 und 14 erfolgt durch einen
oder mehrere Dichtungsringe 17: Der vorbeschrieb-ene Dämpfungszylinder ist durch
seine Kolbenstange 3 am oberen Teil des Zylinders 13 befestigt.
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Der Körper 1 des Dämpfungszylinders ist von einem Kranz 18 umgeben,
an dessen Basis das Ende 19 einer Feder 20 eingehängt ist. Das andere Ende 21 der
Feder 20 ist am Boden des Zylinders 14 befestigt.
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Ventile 22 und 23 dienen zum Auffüllen dieses Federungsgliedes mit
Preßgas und zum Entlüften. Die Feder 20 hat eine freie Länge, die dem Abstand des
Kranzes 18 (Bezugsseite 18f) vom Boden des Zylinders 14 entspricht, wenn einerseits
dieser Kranz die Mittelstellung zwischen den Enden 24 und 25 der Ventile 22 und
23 einnimmt und wenn andererseits die Zylinder 13 und 14 ihren mittleren Bezugsabstand
aufweisen (der der Mittelstellung der aufgehängten Massen von den nicht aufgehängten
Massen entspricht).
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Befindet sich also die Aufhängung in der Mittelstellung, dann hat
die Feder 20 keinerlei Wirkung auf den als Niveauanzeiger dienenden Dämpfungszylinder,
wenn der Kranz 18 auf halbem Wege der Ventilklappen 22 und 23 angeordnet ist.
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Schwingt die Aufhängung symmetrisch zu beiden Seiten dieser Mittelstellung
aus, dann zieht das Ende 19 der Feder mit derselben Gesetzmäßigkeit und Frequenz
den Kranz 18 in den Dämpfungszylinder, der auf diese Weise abwechselnd gezogen und
geschoben wird.
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Für die verhältnismäßig hohen Frequenzen (ab einer Periode je Sekunde)
bleiben die Schwingungen des Dämpfungszylinders konstruktionsgemäß sehr klein, und
die Ventile 24 und 25 werden nicht vom Kranz 18 angegriffen, da die Feder 20 die
Schwingungen der Aufhängung aufnimmt.
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Bei Bewegungen kleinerer Frequenz folgt der Dämpfungszylinder infolge
der Feinfühligkeit und Wirkung der Feder 20 den Verstellungen des Zylinders 14 gegenüber
dem Zylinder 13 um so getreuer. Sollte die beförderte Last sich endlich ändern,
z. B. zunehmen, dann hat das pneumatische Element das Bestreben, sich zusammenzuziehen,
um eine neue Mittelstellung einzunehmen. Die zusammengedrückte Feder 20 bewirkt
das Anheben des Dämpfungszylinders, und der Kranz 18 öffnet schließlich das Ventil
22. Dieses versorgt das Aufhängungsglied so lange mit Preßgas, bis der Kranz 18
aufhört, die Ventilklappe 24 anzupressen. Diese Bedingung tritt ein, wenn der Dämpfungszylinder
von der alsdann als Zugfeder wirkenden Feder 20 in seine Mittelstellung zurückgeführt
worden ist.
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Bei einem sehr empfindlichen Dämpfungszylinder genügt bereits ein
sehr schwacher Zug seitens dieser Feder, um die Gasauffüllung abzustellen, und diese
ist also unterbrochen, wenn die Zylinder eine Stellung einnehmen, die ihrer Mittelstellung
sehr nahe kommt: Die Korrektur ist alsdann erfolgt.
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Bei Abnahme der beförderten Last arbeitet der Korrektor in ähnlicher
Weise durch vorübergehendes Öffnen des Auslaßventils 23.
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Ein Mittelstellungsanzeiger obiger Art läßt sich selbstverständlich
auch mit verschiedenen anderen Aufhängegliedern, z. B. mit verformbarer Hülle od.
dgl., benutzen.