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Hydraulischer Drehschwingungsdämpfer Die Erfindung betrifft einen
hydraulischen Drehschwingungsdämpfer mit einem Drehflügelkolben, dessen Welle sich
in einer zylindrischen Arbeitskammer des Gehäuses an einem festen Widerlager abstützt
und der mit mindestens einem Flügel versehen ist, der die Arbeitskammer in zwei
Teilkammern unterteilt, die durch eine einstellbare Drosselleitung verbunden sind,
wobei die Arbeitskammer stirnseitig durch zwei Scheiben abgeschlossen ist, die mit
zwei Deckeln des Gehäuses je eine Vorratskammer bilden, die durch eine mit
Rückschlagventil versehene Füllbohrung mit der Arbeitskammer in Verbindung stehen,
und wobei eine Verlängerung der Welle des Drehflügelkolbens mindestens durch einen
Vorratsbehälter abgedichtet nach außen ragt.
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In der USA.-Patentschrift 2 019 974 ist bereits ein solcher
hydraulischer Drehschwingungsdämpfer gezeigt. Bei diesem sind die beiden Vorratsbehälter
durch zwei Verbindungskanäle verbunden, die als Nuten in den Widerlagern ausgeführt
sind, die aus von dem Gehäuse getrennten Teilen bestehen. Dadurch ergeben sich zusätzliche
Dichtungsschwierigkeiten, die nicht mit modernen Dichtungen behoben werden können.
Die Widerlager können aber auch nicht an das Gehäuse angeformt werden, da dann die
Verbindungskanäle nicht in Form von einfachen Nuten ausgeführt werden könnten. Das
Anbringen der Füllbohrungen quer zu den Widerlagem und die Verwendung von daran
befestigten Klappenventilen stellen zusätzliche komplizierte Maßnahmen dar. Der
bekannte Drehschwingungsdämpfer ist daher kompliziert und wenig betriebssicher.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Drehschwingungsdämpfer
zu schaffen, der einfach und billig in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb
ist.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die beiden Vorratsbehälter
durch eine Leitung im Widerlager unmittelbar miteinander verbunden sind und das
Rückschlagventil für die Füllbohrung in einer der beiden Scheiben sitzt.
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Die beiden Vorratsbehälter sind bei dem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer
unter vollständiger Umgehung der Arbeitskammer miteinander verbunden. Die Nachfüllung
der Arbeitskammer erfolgt durch wenigstens eine zwischen einem Vorratsbehälter und
der Arbeitskammer angebrachte Füllbohrung, in der ein Rückschlagventil angebracht
ist. Aus dieser Anordnung ergibt sich ein einfach aufgebauter und zuverlässig arbeitender
Drehschwingungsdämpfer.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht einer praktischen Ausführungsform
der Erfindung, F i g. 2 eine Detailansicht eines Gesamtlängsschnittes durch
die Ausführung von F i g. 1,
F i g. 3 eine Detailansicht eines Gesamtlängsschnittes
durch eine abgeänderte Ausführungsform, F i g. 4 eine vergrößerte Detailansicht
eines Querschnittes, der im wesentlichen längs der Linie IV-IV von F i
g. 3 verläuft, F i g. 5 eine Detailansicht, die im wesentlichen in
der Ebene von Linie V-V in F i g. 4 betrachtet wird, F i g. 6 eine
Stirnansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, wobei alle
Teile weggebrochen und geschnitten dargestellt sind und F i g. 7 eine teilweise
der Länge nach geschnittene Seitenansicht der abgeänderten Ausführungsform von Fig.
6.
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In F i g. 1 und 2 ist ein hydraulischer Drehschwingungsdämpfer
1 dargestellt, der für mittlere Belastungen geeignet ist und der billig in
der Herstellung ist. Diese Einheit hat sich als Flatterschwingungsdämpfer mit verhältnismäßig
kleinen Ausmaßen als besonders nützlich erwiesen. Von einem langen Rohrgehäuse
11 wird eine Arbeitskammer 12 in der Form eines Längszylinders gebildet,
in der eine Welle 13 eines Drehflügelkolbens 5 konzentrisch befestigt
ist, deren Körper einen kleineren Durchmesser als die Arbeitskammer 12 hat. Flügel
14, die diametral
gegenüber auf der Welle 13 sitzen, sind
mit ihren freien Rändern komplementär an die gegenüberliegenden Wände angepaßt,
die die Arbeitskammer12 bilden. Sie wirken außerdem mit diametral gegenüberliegenden
Widerlagern 15 des Gehäuses 11 so zusammen, daß sie die Arbeitskammer
12 in Teilkammern unterteilen, die im Betriebszustand mit einer HydraulMüssigkeit
wie z. B. 01, Silikonöl u. dgl., gefüllt sind.
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Die Teilkammern sind in einer im wesentlichen herkömmlichen und bekannten
Art und Weise durch besondere, axial voneinander getrennte Querbohrungen
17 -und 18 durch die Welle 13 in Querrichtung miteinander verbunden.
Diese Querbohrungen sind durch eine axiale Bohrung 19 miteinander verbunden,
die an ihrem Ende, das dicht bei einem Wellenzapfen 21 der über ein Ende des Gehäuses
11 hinausragenden Welle liegt, durch eine konisch verlaufende, zur Steuerung
dienende Drosselöffnung 20 begrenzt wird. Ein längliches Nadelventilteil
23, das mit einem vom Außenende des Doms 21 leicht zugänglichen Ventilkopf
24 mit Gewinde versehen ist, ist in einer Bohrung, 22 im Dorn 21 axial in Richtung
der Verbindungsbohrung 19 befestigt. Die Spitze dieses Nadelventils wirkt
mit der Drosselöffnung 20 so zusammen, daß in der Strömungsbahn der Hydraulikflüssigkeit
zwischen den quer miteinander verbundenen Arbeitsabteilungen der Arbeitskammer 1-2
eine dämpfende Verengung erzeugt wird.
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Durch die Erfindung werden Einrichtungen geschaffen, durch die die
Teilkammern in der Arbeitskammer 12 in jeder beliebigen Befestigungslage des Drehschwingungsdämpfers
10 durch die an das Gehäuse 11 angeformten . Befestigungsösen
25 stets gleichmäßig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt bleiben. Merzu sind
Vorrichtungen zum Nachfüllen der HydrauhIfflüssigkeit vorgesehen, die mindestens
aus einem Vorratsbehälter, der hier von einem Vorratsbehälter 27 am Wellenzapfenende
der Konstruktion gebildet wird, und aus einem Vorratsbehälter 28 bestehen,
der am anderen Ende der Konstruktion liegt. Diese Vorratsbehälter stehen miteinander
und mit den Teilkammem in Verbindung.
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Der Vorratsbehälter 27 wird von einer ringförmigen Scheibe
29 gebildet, die in einer Nut 30 im angrenzenden Ende des Gehäuses
11 sitzt und stützend gegen das benachbarte Ende des WeRenkörpers, gegen
die Flügel 14 und gegen die Widerlager 15
drückt, wobei sich der Wellenzapfen
21 verschiebbar gelagert durch den Flansch nach außen erstreckt. Auf einem in radialer
Richtung weiter außen liegenden Rand der Scheibe 29 sitzt ein -etwa tassenförmiger
Deckel 31, der mit einem radialen Ringflansch 32
versehen ist, der
seinerseits von einem umgebogenen Endabschnitt 33 eines in amaler Richtung
verlaufenden, am Geliäuse angeformten Schlußflansches 34 gegen die Scheibe geklemmt
wird. Durch eine Dichtmasse 35 in einer Ringnut des Flansches 32 wird
zwischen der Kappe und dem umgebogenen Flansch 33
ein flüssigkeitsdichter
Verschluß erzielt. Der Verschluß zwischen dem Deckel 31 und dem Wellenzapfen
21 wird von einem Dichtungsring 37 erzeugt, der von einer Druckfeder
38 und einer Druckscheibe 39 angepreßt wird.
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Am anderen Ende des Drehschwingungsdämpfers 10 wird der Vorratsbehälter
28 von einer in einer Nut 41 im angrenzenden Ende des Gehäuses 11 sitzenden
Scheibe 40 gebildet, die der Scheibe 29 ähnlich ist. Mit seinem Innenrand
drückt die Scheibe 40 stützend gegen das benachbarte Ende des Körpers der Welle
13 und bildet ein Lager für einen inneren Endabschnitt 42 des WeRenkörpers
mit vermindertem i Durchmesser, der vorzugsweise gleich dem des Wellenzapfens 21
ist, der drehbar durch die Scheibe 29
führt, die sein Lager bildet. Der äußere
Verschluß des Vorratsbehälter 28 wird von einem an seinem Außenrand mit einem
ringförmigen Radiafflansch 44 versehenen, etwa tassenförmigen Deckel 43 gebildet,
der durch einen umgebogenen Abschlußringflansch 45 am angrenzenden Ende des Dämpfergehäuses
festgeklemmt wird, wobei eine Ringdichtung 47 in einer Nut im Flansch 44 sitzt,
damit ein Ausströmen von Flüssigkeit aus dem gesamten Aufbau verhindert wird. Damit
der Dämpfer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden kann, ist der Deckel 43 mit
einer Einfüllöffnung 48 versehen, die von einem Gewindebolzen 49 verschlossen wird,
Zwischen den Vorratsbehältern 27 und 28 wird eine freie Strömungsverbindung
für die Hydraulikflüssigkeit durch Verbindungsleitungen erzielt, die eine mindestens
durch eines der Widerlager 15 füh-
rende Leitung 50 enthalten. An ihren
beiden Enden ist die Leitung 50 mit jeweiligen Gegenbohrungen 51
versehen
oder steht mit solchen Gegenbohrungen 51
in Verbindung, in die Rohrstifte
52 getrieben sind, deren Außenabschnitte in die jeweiligen dazugehörigen
Bohrungen 53 in den Scheiben 29 und 40 eingreifen. Dadurch werden
diese Flansche zusammen
mit Rohrstiften 52, die sie mit dem verbleibenden
Widerlager verbinden, zu einer gemeinsamen Drehung mit dem- Gehäuse 11 festgehalten.
Durch diese Anordnung wird zwischen den Vorratsbehältern 27 und 28 eine freie
Strömungsverbindung unter Umgehung der Arbeitskammer 12 erzielt.
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Das Auffüllen der Teilkammern innerhalb der Arbeitskammer 12 erfolgt
durch eine jweilige Füllbohrung 54 für jede der quer miteinander verbundenen Paare
von Teilkammern, wobei die öffnung durch eine der Scheiben, hier durch die Scheibe
29,
in einer gewöhnlich halb überlappenden Beziehung zu einem der Widerlager
führt. Das Auffüllen wird außerdem mit Hilfe einer Kugel 55 eines Rückschlagventils
so gesteuert, daß ein zur Auffüllung dienendes Einströmen vom Vorratsbehäter
27 in die Teil-kammern ermöglicht und ein Ausströmen von Hydraulikflüssigkeit
aus den Teilkammern durch die Füffbohrungen verhindert wird.
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Ein Ausströmen aus dem Drehschwingungsdämpfer 10 wird durch
die Spaltdichtungen 35 und 47, die Wellendichtung 37 und durch mit
dem Ventilkopf 24 verbundene Dichtungseinrichtungen wirksam verhindert hi dieser
Ausführungsform sind daher Dichtungseinrichtungen zwischen den verschiedenen Komponenten,
die die Teilkammern bilden, nicht erforderlich, da das einzige innere Ausfließen
im Betrieb in die Vorratsbehälter 27 und 28 stattfindet, durch die
ein Auffüllvorrat für die Arbeitskammern geschaffen wird. Dadurch entsteht auch
eine höchst vorteilhafte überlastungssicherheit, da durch die im Vergleich zum Durchmesser
der Arbeitskammer größte Länge des länglichen- Körpers überschüssige Druckkräfte
durch -elastische, ovale Verformungen des Gehäuses 11 entlastet werden, durch
die der überschüssige Druck -um die Flügel 14 herumgeleitetwird. Weitere Vorteile
sind außerdem eine höhere Verdrängung in bezug auf das Lagerspiel, Ausströmwege,
durch
die die Schmierung von aneinander reibenden Teilen gewährleistet ist und geringere
Kräfte auf die Deckel 31 und 43. Darüber hinaus bleibt die Arbeitskammer
12 zu jeder Zeit frei von Luft, die leicht in die höchstgelegene Vorratskammer entweichen
kann. In manchen Fällen kann eine kleine Entlüftungsöffnung geschaffen werden, die
vom Ende der Arbeitskammer12 zum obersten Vorratsbehälter fährt.
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Bei einem genauer ausgearbeiteten Drehschwingungsdämpfer
57 (F i g. 3, 4 und 5) für große Belastungen ist ein Gehäuse
vorgesehen, das einen ringförmigen Rohrkörper 58 enthält, an dessen beide
Enden im wesentlichen gleiche Scheiben 59 angebaut sind, damit eine Arbeitskammer
60 gebildet wird. An die äußeren Enden der Scheibe 59 sind etwa tassenförmige
Deckel 61 angebaut, die die jeweiligen Vorratsbehälter 62 und
63 begrenzen. Die aneinander montierten Teile werden im Gehäuse durch Bolzen
64 mit durchbohrten Befestigungsplatten 65
verbunden, die ihrerseits durch
die Bolzen an den Außenenden von radialen, ringförmigen Befestigungsflanschen
67 an den Deckel 61 angebracht sind. Durch Dichtungsvorrichtungen,
die flache Dichtungen und Dichtungsringe enthalten, werden Leckstellen an den Fugen
zwischen den aneinander montierten Gehäuseteilen verhindert. -
Vom Gehäuseaufbau
des Drehschwingungsdämpfers 57 wird eine symmetrisch konstruierte Welle
68
in axialer Richtung und relativ zum Gehäuse drehbar gehalten. Die Welle
hat Außenendabschnitte 69, die mit Längsnuten versehen sind, durch die eine
Verbindung mit dem Gerät hergestellt werden kann, an dem der Dämpfer verwendet wird.
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In der Arbeitskämmer 60 wirkt ein Flügel 70 auf der
Welle mit der Wand, die die Kammer bildet und mit einem Widerlager 71 zusammen.
In diesem Beispiel sind am Flügel 70 zwei Rückschlagventile 72
angebracht,
die die hydraulische Dämpfungsflüssigkeit in der Arbeitskammer 60 mit geringem
Widerstand durch den Flügel,- wie in F i g. 4 dargestellt ist, nach links
strömen lassen, während die Strömung durch den Flügel in der entgegengesetzten Richtung
gesperrt ist. Die dämpfende Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit während einer Drehung
des Flügels 70 in der Arbeitskammer nach F i g. 4 im Uhrzeigersinn
erfolgt durch radiale Bohrungen 73 in der Welle 68, die durch eine
axiale Bohrung 74 mit abgeschlossenem Ende miteinander verbunden sind. Diese Bohrung
74 wird von einem unter Federdruck stehenden Nadelventil 75 auf einem Ventilstößel
77
gesteuert, der mit einem durch einen der Endabschnitte 79 der Welle
zur Erzielung der Dämpfung zugänglichen Einstellkopf 78 und mit Einrichtungen
zur Einstellung der dämpfenden Drosselwirkung des Ventils versehen ist.
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In den in einer Richtung liegenden Mittelbohrungen der Scheibe
59 sind Lagereinrichtungen angebracht, die Rollenlager 79 für die
Flügelwelle enthalten. Von den jeweiligen Flanschringen 80, die mit Schrauben
81 befestigt sind, werden abnehmbare Halterungen für die Lager gebildet.
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Eine Undichtheit längs der Welle durch die Deckel 61 wird durch
die Dichtungsringe 82 verhindert, die von Druckplatten 83 angepreßt
werden, auf die wiederum Federn 84 drücken.
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Der Drehschwingungsdämpfer 57 kann mit Hydraulikflüssigkeit
durch in den Deckeln 61 angebrachte Einfüllöffnungen 84" gefüllt werden,
die nach dem Füllvorgang verschlossen werden.
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Zwischen den Vorratsbehältern 62 und 63 wird eine ungehinderte
Verbindung durch eine Leitung 85 ermöglicht, die von einem hohlen Rohrstift
87 gebildet wird, der sich sowohl durch beide Scheiben 59
als auch
durch das Widerlager 71 erstreckt und sich an beiden Seiten zum jeweiligen
Vorratsbehälter hin öffnet. Darüber hinaus sind Stifte 88 eingebaut, durch
die die Verbindung des Widerlagers 71 mit den Scheiben 59 vervollständigt
wird. Mindestens durch eine der Scheiben 59 führt eine Füllbohrung
89, die auf der Seite der Arbeitskammer 50 mit einer Erweiterung versehen
ist. In dieser Erweiterung wird von einem Gitter 91 ein Kugelrückschlagventil
90 gehalten, das eine Zulaufströmung in die Kammer 50
ermöglicht, aber
das Entweichen von Hydraulikflüssigkeit aus der Arbeitskammer unterdrückt. Damit
die Arbeitskammer 50 von Luft freigehalten wird, kann durch eine der Scheiben
59 eine Entlüftungsbohrung 92 so angebracht werden, daß sie mit dem
höchstgelegenen Punkt des Dämpfers in Verbindung steht.
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Der Drehschwingungsdämpfer 57 kann Hochdruckstöße bei geringer
Rückschlagdämpfung wirkungsvoll dämpfen. Die verschiedenen Ventile in F i g.
3 -und 4 sind so dargestellt, wie sie im Betriebszustand des Dämpfers während
der Kompressionsperiode erscheinen.
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In F i g. 6 und 7 ist ein Drehschwingungsdämpfer
93 mit Doppelflügel nach der Erfindung dargestellt, der besonders zur Verwendung
bei großen Belastungen geeignet ist. Dieser Drehschwingungsdämpfer hat ein langes
einteiliges, rohrförmiges Gehäuse 94, in dem eine Arbeitskammer 95 angebracht
ist. Außerdem ist das rohrförmige Gehäuse 94 mit diametral gegenüberliegenden, angeformten
Widerlagern 97
versehen, mit denen Flügel 98 einer Welle
99 in der Arbeitskammer 95 so zusammenwirken, daß sie diese in Teilkammern
unterteilen, die durch die jeweiligen Querbohrungen 100 miteinander verbunden
sind. Der Dämpfer ist in diesem Beispiel ein Hochdruckstoß-und Niederdruckrückschwingungsdämpfer,
wobei eine oder mehrere in einer Richtung wirksame Verdrängungsdurchführungen, die
mit durch die Flügel 98 führenden, unter Federdruck stehenden Ventilen
101 versehen sind, die den Weg der Hydraulikflüssigkeit durch die Flügel
während des in F i g. 6 gegen den Uhrzeigersinn erfolgenden Kompressionsstoßes
versperren und die als überdruckventile wirken, die während der äußerst schnell
wirkenden Stoßbelastungen bei der Niederdruckdämpfung während des in F i
g. 6 im Uhrzeigersinn erfolgenden Rückstoßes einen Durchlaß bilden. Sowohl
für die schwingenden Kompressions- als auch Rückstoßauslenkungen der Welle
99 wird durch eine durch eines der Widerlager 97 führende Bohrung
102, die von einem Nadelventil 103 mit einem Einstellkopf 104 gesteuert wird,
der von der Außenseite des Gehäuses 94 zugänglich ist, eine eingestellte Dämpfungsverdrängung
der Hydraulikflüssigkeit erzielt.
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Beide Seiten der Arbeitskammer 95 werden jeweils durch ringförmige
Scheiben 105 abgeschlossen, die in jeweils nach außen geöffneten Gegenbohrungen
107 im Gehäuse 94 angebracht sind und von Halteringmuttem 108 gegen
die benachbarten Seiten der Widerlager 97 an ihrer Stelle gehalten werden.
Eine reibungslose Drehverbindung der Welle 99 wird durch
nicht
reibende Lager erzielt, die aus Walzenlagem 109 bestehen, die so innerhalb
von Vorratsbehältern 110 befestigt sind> daß sie ungehindert geschmiert werden
können. Diese Vorratsbehälter werden um die angrenzenden Endabschnitte der Welle
99 innerhalb der axialen Flanschbereiche- des Gehäuses 94 gebildet, die durch
die Gegenbohrungen 107 entstehen, wobei die Scheiben 105 die Innenseiten
und die Deckel 111 die Außenseiten der Vorratsbehälter begrenzen.
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Jeder dieser Deckel 111 besitzt einen etwa tassenförmigen Flanschabschnitt,
der am Außenrand mit einem radialen Ringflanschabschnitt 112 versehen ist,
der durch Schrauben 113 an der benachbarten Seite des Gehäuses 94 befestigt
ist. Außerdem ist jeder der Deckel 111 mit einem als Lagerlaufring dienenden,
axial nach innen verlaufenden Flansch 114 versehen, der sich teleskopartig »in den
angrenzenden Flanschabschnitt des Gehäuses 94 erstreckt. Mindestens einer der Deckel
111 ist mit einer Füllöffnung 115 versehen, die von einem herkömmlichen
Rohrstöpsel verschlossen wird.
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Ein abdichtender O-Ring 117, der am inneren Ab-
schnitt
des eingeschobenen Deckflansches 114 befestigt, ist und am benachbarten Wandbereich
des Gehäuses 114 angreift, verhindert ein Ausströmen nach außen. Darüber hinaus
liegen um die Endabschnitte der Welle 99 jeweils unter Verschlußdruck. stehende
Wellendichtungsringe 118, die zwischen die Deckel 111 und die jeweiligen
Druckscheiben 119
eingepreßt sind, die ihrerseits unter dem Druck von Federn
120 stehen, die mit ihren anderen Seiten je-
weils gegen die Dichtungsringe
121 drücken.
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In dem Beispiel wird die Zulaufströmung der Hydraulikflüssigkeit vom
Vorratsbehälter 110 in die Arbeitskanimer 95 über beide Scheiben
105 durch die jeweiligen Füllbohrungen 122 erzielt, die von Rückschlagventilen
123 gesteuert werden, die ein Ausströmen von Hydraulikflüssigkeit aus der
Arbeitskammer durch die Füllbohrungen 122 unter Druck verhindem- Die Vorratsbehälter
110 sind durch eine Leitung 1-24 durch eines der Widerlager 97 miteinander
verbunden.
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Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist zu beachten, daß die
Flügellänge mindestens gleich der Hälfte des Durchmessers der Arbeitskammerbohrung
ist, wodurch der verhältnismäßig lange Körper die Fähigkeit erhält, sich unter Druck
elastisch zu verformen, damit ein sicherer Druckausgleich erreicht wird. Es ergibt
sich eine größere Verdrängung in bezug auf das Lagerspiel als in bisher bekannten
Drehschwingungsdämpfern. Innerhalb der Drehschwingungsdämpfer werden verbesserte
Ausströmwege erzielt. Die'Deckel sind ganz niedrigen Kräften ausgesetzt, wodurch
die Schwierigkeiten einer Undichtheit nach außen stark verminder.t werden. Dadurch
werden größere Toleranzen zwischen den beweglichen Teilen ermöglicht, als es bisher
für durchführbar angesehen wurde.