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Flüssigkeitsfeder Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsfeder, die
aus einer Ruhelage auf Zug oder Druck beansprucht werden kann.
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Es ist eine solche Flüssigkeitsfeder bekannt, bei der in einem Gehäuse
ein Kolben mit einer Kolbenstange gleitet, in der eine Bohrung angeordnet und wiederum
ein mit Drosselbohrungen versehener Kolben mit Kolbenstange vorgesehen ist.
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Der Nachteil dieser Anordnung besteht vor allem in der Möglichkeit
größerer Leckverluste infolge von drei Dichtungsstellen, wobei zwei Dichtungen einen
wesentlich größeren Durchmesser als die Kolbenstangen haben, so daß sehr große Flächen
abzudichten sind. Ein weiterer Nachteil der erwähnten Flüssigkeitsfeder besteht
darin, daß beim Übergang von Druck- auf Zugbeanspruchung der innere Kolben am Zylinderdeckel
bzw. an der Dichtung anschlägt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch vereinfachten Aufbau
die Zahl der Dichtungsstellen nach außen zu verringern sowie den Anschlag von Teilen
der Flüssigkeitsfeder zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß in einem Gehäuse mit einem
darin eintauchenden Kolben mit Kolbenstange, wobei in dem Gehäuse mit Flüssigkeit
gefüllt ein erster sowie ein weiterer konstanter Raum vorhanden sind, der weitere
Raum durch den Kolben wiederum in einen zweiten und einen dritten Raum getrennt
ist. Der erste Raum ist ständig nur mit dem dritten verbunden, während der zweite
Raum durch ein von einer Feder belastetes Ventil nicht ständig, d. h. abtrennbar
mit den übrigen Räumen, nämlich dem ersten und dem dritten, verbunden ist. Zur ständigen
Verbindung des ersten mit dem dritten Raum kann in der Kolbenstange eine Grundbohrung,
eine vom dritten Raum zu dieser führende Bohrung sowie ein vom ersten Raum ebenfalls
in der Grundbohrung mündendes Rohr vorgesehen sein. Das Rohr kann dabei am Kolben
oder in der Trennwand zwischen dem ersten und zweiten Raum befestigt sein. Ist das
Rohr in der Trennwand befestigt, wird es in einer zugehörigen Bohrung im Kolben
gleiten; das Ventil ist dann am Kolben angeordnet. Ist das Rohr am Kolben befestigt,
wird es in einer zugehörigen Bohrung in der Trennwand gleiten; das Ventil ist dann
an der Trennwand angeordnet. Beide Male ist durch das Ventil der zweite Raum von
dem ersten und dritten abtrennbar bzw. einmal ist über das Ventil der zweite Raum
mit dem dritten und zum anderen der zweite Raum mit dem ersten Raum verbunden.
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Zur Dämpfung sind am Rohr Flächen, Nuten od. dgl. vorgesehen. Zur
Leekölrückförderung ist in einer das Gehäuse abschließenden Stellschraube ein Ringraum
vorgesehen, der über eine Leitung und ein Rückschlagventil mit dem zweiten Raum
in Verbindung steht.
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Bei der Flüssigkeitsfeder nach der Erfindung ist demnach nur eine
Dichtung nach außen vorhanden, deren Innendurchmesser gleich dem Durchmesser der
zugehörigen Kolbenstange ist. Alle anderen Dichtungen befinden sich innerhalb der
Flüssigkeitsfeder. Etwaige Leckverluste werden nach dem nächsten Übergang von Zug-
auf Druckbeanspruchung wieder ausgeglichen. Der Übergang erfolgt nicht durch Anschlag,
sondern durch eine Ventilbetätigung.
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An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Die Flüssigkeitsfeder besteht aus einem Gehäuse 1, 2, in dem
mit Flüssigkeit angefüllt ein Raum 3
sowie ein weiterer Raum vorgesehen ist,
der durch einen Kolben 4 mit Kolbenstange 5 und darin befindlicher Grundbohrung
6 wiederum in einen Raum 7
sowie einen Raum 8 getrennt ist.
Der Raum 8 ist über eine Bohrung 9 in der Kolbenstange 5, die
Grundbohrung 6 und ein Rohr 10 mit dem Raum 3
ständig verbunden.
Das Rohr 10 ist in der Trennwand zwischen den Räumen 3, 7 befestigt.
Der Raum 7 ist mit der Grundbohrung 6 in der Kolbenstange
5 und dabei über die Bohrung 9 mit dem Raum 8 über ein durch
eine Feder 11 belastetes Ventil 12 verbunden. Die Verbindung ist unterbrochen,
wenn das Ventil 12 den Ringspalt zwischen dem Rohr 10 und der zugehörigen
Bohrung im Kolben 4 abschließt. Zur Dämpfung der Flüssigkeitsfeder bei Beanspruchung
auf Druck ist am Rohr 10 eine Fläche 13 angebracht, während zur Rückförderung
etwaigen
Lecköles aus einem in einer das Gehäuse 1
abschließenden Stellschraube 14
angeordneten Ringraum 15 eine Leitung 16 sowie ein Rückschlagventil
17 vorgesehen sind.
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Die Wirkungsweise der Flüssigkeitsfeder ist folgende: Die Zeichnung
zeigt die Feder in ihrer Ruhelage. Die Feder 11 ist so bemessen, daß bei
weiterer Einfederung der Kolbenstange 5 das Ventil 12 dem Kolben 4 nicht
mehr folgt. Dadurch wird eine Verbindung zwischen kaum 7 und Grundbohrung
6 über den Ringspalt zwischen Rohr 10 und der zugehörigen Bohrung
im Kolben 4 hergestellt. Da sämtliche Räume 3, 7, 8 der Flüssigkeitsfeder
miteinander verbunden sind, wirkt der Querschnitt der Kolbenstange 5 voIumenverdrängend
auf das Gesamtflüssigkeitsvolumen der Flüssigkeitsfeder. Bei Einfederung der Kolbenstange
5 wird eine Dämpfung dadurch erreicht, daß Flüssigkeit über den durch die
Fläche 13 erweiterten Ringspalt zwischen Rohr 10
und der zugehörigen
Bohrung im Kolben 4 strömen muß. Dadurch entsteht im Raum 7 ein höherer Druck,
als er der Verdrängung durch den eintauchenden Kolben 4 entspricht. Der im Raum
7 sich einstellende Druck bewirkt damit auf den Querschnitt des Kolbens 4
eine Dämpfungskraft, wodurch die dynamische Federkennlinie oberhalb der statischen
Federkennlinie verläuft. Bei Rückführung aus dem eingefederten Zustand ergibt sich
die umgekehrte Wirkung, weil dann im Raum 8 ein erhöhter Druck entsteht,
der entgegen der statischen Federkraft wirksam wird, wodurch die dynamische Federkennlinie
unterhalb der statischen Federkennlinie verläuft.
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Sobald die Mittellage wieder erreicht ist, schließt das Ventil 12
den Ringspalt ab, so daß noch unter Vorspannung in den Räumen 3, 8 sowie
in der Grundbohrung 6 stehende Flüssigkeit nicht mehr in den Raum
7 abfließen kann. Dadurch sinkt der Druck im Raum 7 so weit ab, bis
die aus Kolbenquerschnitt und Druck im Raum 7 sich ergebende Kraft der sich
aus der Flächendifferenz von Kolben-und Kolbenstangenquerschnitt und Druck im Raum
8
ergebenden Kraft das Gleichgewicht hält.
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Wirkt an der Kolbenstange 5 eine Zugkraft, so bleibt das Ventil
12 geschlossen; es kann also keine Flüssigkeit von der Grundbohrung 6 nach
Raum 7
strömen. Dies bedeutet, daß im Raum 7 kein Druck mehr wirksam
ist. Es wirkt daher lediglich auf die Ringfläche, die sich aus der Differenz von
Kolbenund- Kolbenstangenquerschnitt ergibt, ein Druck in Richtung des Kolbens 4,
der bestrebt ist, die Kolbenstange 5 entgegen der äußeren Zugkraft wieder
einwärts zu bewegen. Durch die Wirkung des Ventils 12 ist es also möglich, den übergang
von Druck- zu Zugkraft ohne mechanischen Anschlag zu bewirken.
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Bei Zugfederung entsteht im Raum 7 ein Unterdruck. Dieser wird
dazu benutzt, um über das Rückschlagventil 17 und die Leitung 16 etwa
ausgetretenes Lecköl aus dem in der Stellschraube 14 angeordneten Ringraum
15 anzusaugen und in den Raum 7 zurückzubefördem. Damit können Betriebsdauer
und Betriebssicherheit wesentlich erhöht bzw. verbessert werden.