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Entlüftungseinrichtung in hydraulischen Teleskopdämpfern, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sieh auf Entlüftungseinrichtungen in hydraulischen
Teleskopdämpfern mit einem zum Teil mit Luft und zum Teil mit Öl gefülltem Ausgleichsraum,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen ein Kolben am Ende einer Kolbenstange
in einem Arbeitszylinder durch Austausch der Flüssigkeit zwischen den beiden vom
Kolben getrennten Arbeitskammern Dämpfungskräfte erzeugt und durch seine Funktion
aus dem Arbeitszylinder Luft in den Ausgleichsraum über enge Spalte ausscheidet,
die in den den Arbeitszylinder gegen den luftgefüllten Teil des Ausgleichsraumes
abgrenzenden Wänden angeordnet sind.
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Bei bekannten Entlüftungseinrichtungen, die sich insbesondere auf
Zweirohrdämpfer erstrecken, ist die obere Stirnfläche des senkrechten oder angenähert
senkrecht stehenden Arbeitszylinders mit Radialnuten oder einer Kerbverzahnung versehen.
Durch die entstehenden Öffnungen ist eine Verbindung mit dem den Arbeitszylinder
umgebenden, ringförmigen Ausgleichsraum hergestellt. Bei einem bekannten Zweirohrdämpfer
ist an dieser Stelle eine mit schlitzartigen Ausnehmungen versehene dünne Scheibe
angeordnet. Bei diesen Ausführungen besteht der Nachteil, daß sich nach beendeter
Luftausscheidung in dem Ausgleichsraum Schaum bilden kann, wenn Öl aus dem Arbeitszylinder
infolge des großen Arbeitsdruckes, der bis 100 at und mehr betragen kann, mit großer
Geschwindigkeit durch die Entlüftungsquerschnitte tritt und dabei wie in der Einspritzdüse
eines Dieselmotors zerstäubt. Der entstehende Ölschaum, der im Laufe der Zeit den
Ausgleichsraum vollkommen ausfüllt und in den Arbeitszylinder gelangt, beeinträchtigt
die Funktion des Dämpfers in starkem Maße.
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Andere bekannte Dämpfer vermeiden diesen Nachteil und weisen konzentrisch
zum Arbeitszylinder in axialer Richtung verlaufende Spalte zur Entlüftung des Arbeitsraumes
auf. Diese Spalte besitzen einen verhältnismäßig großen Umfang und müssen sehr eng
gehalten werden, wenn nach beendeter Entlüftung der durch die Spalte strömende Anteil
an Flüssigkeit den gleichmäßigen Verlauf der Dämpfungskräfte nicht ungünstig beeinflussen
soll und dieser Anteil daher entsprechend begrenzt werden muß. Die Spalte dürfen
jedoch, wie Versuche zeigen, nicht zu eng sein, da sonst in nachteiliger Weise durch
die Oberflächenspannungen von Luft und Flüssigkeit das Ausscheiden der Luft erschwert
wird, indem sich die im Zylinder absetzenden Luftblasen bei der Betätigung des Dämpfers
sofort durch die heftige Ölbewegung mit dem Öl vermischen und nicht ausgeschieden
werden. Um genügend weite Durchtrittsquerschnitte für die Luft zu verwirklichen,
werden daher in vielen Fällen die eng gehaltenen Spalte durch besondere, kurze Entlüftungsquerschnitte
unterbrochen. Bei diesen besteht wiederum die große Gefahr der Ölzerstäubung, auf
die bereits hingewiesen ist.
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Ein anderer bekannter Dämpfer mit engem Axialspalt zwischen Arbeitszylinder
und Ausgleichsraum schließt die Entlüftungsöffnung gerade beim Aufwärtshub des Kolbens
ab, bei dem die Entlüftung am wirksamsten wäre. Diese Öffnung hat gleichzeitig Ventilfunktion
und gibt keine Anregung im Sinne des Erfindungsgegenstandes.
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Die Entlüftungseinrichtung gemäß der Erfindung löst die Aufgabe, den
Durchtritt von Luft ohne nennenswerten Widerstand zu ermöglichen und den Öldurchfluß
ohne Zerstäubungsgefahr zu begrenzen.
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Die Erfindung besteht bei einem Teleskopdämpfer der eingangs angeführten
Bauart darin, daß im Bereich der den Arbeitszylinder gegen den luftgefüllten Teil
des Ausgleichsraumes abgrenzenden Wände ein Laminarspalt zwischen einem aus dem
Arbeitszylinder in den Ausgleichsraum führenden Verbindungskanal und einem in an
sich bekannter Weise in den Verbindungskanal gesteckten besonderen Füllkörper gebildet
wird.
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Hierdurch können in vorteilhafter Weise genügend weite Spalte für
den Durchtritt der Luft erreicht werden, die so lang ausgeführt werden können, daß
infolge des großen Widerstandes eines langen laminaren Spaltes beim Durchfluß des
Öls nur geringe Ölgeschwindigkeiten ohne jede Zerstäubungsgefahr auftreten. Durch
Wahl eines geringen Spaltumfanges wird der Spaltquerschnitt klein und der Öldurchfluß
auf ein Mindestmaß beschränkt.
Ein mit einem Füllkörper versehener
Verbindungskanal ist als ständig offener Kanal in dem Ventilboden eines bekannten
Zweirohrdämpfers vorgesehen. Dieser Kanal dient jedoch dem Ölaustausch als sogenannter
»konstanter Durchlaß«, durch den das harte Einsetzen der federbelasteten Ventile
abgemildert wird, und mündet nicht in dem luftgefüllten, sondern dem ölgefüllten
Teil der Ausgleichskammer. Er hat daher keine Entlüftungsfunktion im Sinne der Erfindung.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierbei sind die Ansprüche 2 his 9 echte Unteransprüche, die nur in Verbindung mit
Anspruch 1 patentrechtliche Bedeutung haben.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Entlüftungseinrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 den Längsschnitt durch einen
mit einer Entlüftungseinrichtung' versehenen Zweirohr-Teleskopdämpfer, Abb. 2 den
teilweisen Längsschnitt eines Dämpfers der Abb. 1 mit zwei Entlüftungseinrichtungen,
Abb. 3 den Querschnitt A-B der Abb: 2 mit vier Entlüftungseinrichtungen, Abb. 4
den teilweisen Längsschnitt der Abb. 1 mit einer Entlüftungseinrichtung in einer
abgewandelten Ausbildung, Abb. 5 den teilweisen Längsschnitt eines Dämpfers der
Abb. 1 mit zwei Entlüftungseinrichtungen nach weiteren möglichen Ausbildungen, Abb.
6 den teilweisen Längsschnitt eines Dämpfers der Abb.1 mit einer Entlüftungseinrichtung
bei schrägem Einbau des Dämpfers, . Abb.7 den Längsschnitt eines Einrohrdämpfers
mit "der Entlüftungseinrichtung bei, nahezu waagerechtem Einbau des Dämpfers.
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'Bei dem in Abb. 1 dargestellten Zweirohrdämpfer gleitet der mit Ventilen
1, 2 versehene Kolben 3 am Ende der Kolbenstange 4 in dem Arbeitszylinder 5. Die
Kolbenstange 4 ist in der Abschlußwand 6 des Arbeitszylinders 5 geführt und tritt
durch den Deckel 7 des Außenrohres 8, abgedichtet durch den Dichtring 9, nach außen.
Das obere Ende der Kolbenstange 4 trägt eine Befestigungsöse 10. Weitere
bekannte Teile des: Zweirohrdämpfers sind der Ventilboden 11 mit den Ventilen 12
und 13, der untere Abschlußboden 14 mit einer Befestigungsöse 15: Zwischen der Abschlußwand
6 und dem Deckel 7 besteht ein Zwischenraum 16, der durch eine Öffnung 17 mit dem
ringförmigen Ausgleichsraum 18 in Verbindung steht. Die Entlüftungseinrichtung ist
durch den Laminarspalt 19 zwischen dem Innenmantel des Verbindungskanals 20 und
dem Außenmantel des Füllkörpers 21 gebildet. Aus dem Laminarspalt 19 kann Luft bzw.
Öl durch den Schlitz 23 in den Zwischenraum 16 treten. Der Füllkörper 21
ist durch eine Verdickung 24 gegen Herausfallen gesichert.
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Die Funktion des Dämpfers mit der Entlüftungseinrichtung ist folgende:
Solange der Arbeitszylinder 5 vollkommen mit Öl gefüllt ist, befindet sich in dem
Laminarspalt 19 Öl, das auch bei hohen Arbeitsdrücken mit geringer Geschwindigkeit
in den Zwischenraum 16 gelangt, ohne daß Gefahr einer Verschäumung besteht. Wenn
aus irgendeinem Grunde in dem Arbeitszylinder 5 Luft vorhanden ist und sich unter
der Abschlußwand 6 sammelt, so kann diese, sobald das in dem Laminarspalt 19 befindliche
Öl einmal entwichen ist, mit großer Geschwindigkeit in den Zwischenraum 16 und weiter
in den Ringraum 18 gelangen. Wenn der Laminarspalt beispielsweise eine Größenordnung
von 0:01 mm und eine Länge von 6 mm hat, so ergibt sich bei den Viskositätseigenschaften
des Stoßdämpferöls rechnerisch eine Strömungsgeschwindigkeit des Öls von 0,25 m/s
bei einem Druckunterschied von 20 at. Es liegt auf der Hand, daß bei dieser geringen
Ölgeschwindigkeit eine Verschäumung des Öls nicht mehr zu befürchten ist. Dagegen
ergibt sich für die Luft, deren Zähigkeit wesentlich geringer ist, eine Strömungsgeschwindigkeit
von 160 m/s und mehr, so daß der Durchtritt von Luft wenig behindert ist. Sobald
die Luft ausgeschieden ist, setzt die Dichtwirkung des Laminarspaltes 19 gegenüber
öldurchtritt wieder ein, und der Dämpfer ist wieder voll arbeitsfähig. Damit auch
bei Schräglage (vgl. Abb. 6) des Dämpfers die Entlüftung ohne Bildung eines Luftsackes
vor sich geht, ist der Verbindungskanal 20 möglichst in der Nähe des Zylindermantels
angebracht.
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Bei bekannten Dämpfern wird vielfach der Lagerspalt 25 zwischen Kolbenstange
4 und Abschlußwand 6 für die Entlüftung benutzt. Hierbei besteht die Gefahr, daß
das Spiel im Lagerspalt 25 sich durch Abrieb vergrößert und dadurch Druckverluste
entstehen, die die Leistung des Dämpfers herabsetzen. Bei Anwendung der beschriebenen,
besonderen Entlüftungseinrichtung kann ein Dichtring 26 en Durchtritt von Flüssigkeit
durch den Lagerspalt 25 vollkommen unterbinden.
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Es ist zweckmäßig, den Dämpfer, wie Abb. 2, 3 und 5 zeigen, mit mehreren
Entlüftungseinrichtungen zu versehen, von denen bei schrägem Einbau immer eine an
der obersten Stelle liegt.
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Gemäß Abb. 2 sind zwei Füllkörper 121 und 122 in der Abschlußwand
106 vorgesehen, gemäß Abb. 3 vier Füllkörper 221, 222, 223, 224 in der Abschlußwand
206, gemäß Abb. 5 zwei Füllkörper 421, 422 in der Abschlußwand 406.
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Bei der in Abb. 2 gezeigten Ausführung bildet die Unterseite 123 der
Verdickung 124 des Füllkörpers 121 einen Ventilsitz, der als Rückschlagvsntil das
Eindringen von Luft oder Öl aus dem Zwischenraum 116 in den Arbeitszylinder 105
verhindert. Durch eine Feder 125 kann die Rückschlagkraft verstärkt werden. Der
Ventilkörper 122 ist in der Lage gezeichnet, in der Durchtritt von Öl bzw. Luft
erfolgt. Seine Verdickung 126 liegt an der Stirnwand 127 des Deckels 107
an.
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Gemäß Abb. 4 sitzt der Füllkörper 321 in einem von dem Ausgleichsraum
318 ausgehenden, blind endenden und senkrecht zur Zylinderachse laufenden Kanal
der Abschlußwand 306, der durch eine parallel zur Zylinderachse laufende, nur zum
Arbeitszylinder 305 offene Bohrung 325 Verbindung mit dem Arbeitszylinder 305 hat.
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Bei der abgewandelten Ausführungsform von Abb. 5 ist der Füllkörper
421 durch die Wand 405 des Arbeitszylinders und einen Ansatz 423 der Abschlußwand
406 gesichert. Der Füllkörper 422 in einer weiteren Entlüftungseinrichtung ist als
umgebogener Draht ausgebildet, dessen einer Schenkel in der Ringnut 424, gebildet
durch eine Abstufung an der unteren Stirnfläche der Abschlußwand 406 und durch die
Wand 405, sitzt und dessen anderer Schenkel mit einer Bohrung in der Zylinderwand
405 den Laminarspalt 428 bildet, der direkt durch die Zylinderwand
405
in den Ausgleichsraum, z. B. den Ringraum 1_8 der Abb. 1 führt, wodurch verhindert
wird, daß aus dem Lager 425 überfließendes Öl von oben in den Laminarspalt 428 gelangt,
was bei dem Füllkörper 421 an der Stelle 429 noch möglich ist.
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Gemäß Abb. 6 sitzt der Füllkörper 521 in dem schrägen Verbindungskanal
520 und ist an seinem unteren umgebogenen Ende zwischen dem Zylindermantel
505 und einer schrägen Kante 522 der Abschlußwand 506 gehalten.
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Abb. 7 zeigt die Anwendung der Entlüftungseinrichtung bei einem Einrohrdämpfer.
Dabei ist der Ausgleichsraum 618 in Verlängerung des Arbeitszylinders auf der der
Kolbenstange 604 abgelegenen Seite angeordnet und vom Arbeitsraum 605 durch die
Wand 611 getrennt, die die für die Dämpferfunktion erforderlichen Ventile 612 und
613 sowie an der höchsten Stelle den Laminarspalt 619 zwischen dem Verbindungskanal
620 und dem als gebogener Draht ausgebildeten Füllkörper 621 enthält.