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Stoßdämpfer Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer, bestehend
aus einem in einem Zylinder verschiebbaren, mit einem Ventil versehenen Kolben,
der an einer die eine Zylinderstirnwand dichtend durchdringenden Kolbenstange befestigt
ist und das Zylindervolumen in zwei mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammern
wechselnden Rauminhalts unterteilt, wobei an die andere Zylinderstirnwand eine mit
der Dämpfungsflüssigkeit der angrenzenden Zylinderkammer in Verbindung stehende
Flüssigkeitsleitung mit einem verhältnismäßig kleinen Querschnitt angeschlossen
ist, die sowohl beim Ein- als auch beim Ausfahren der Kolbenstange von der gesamten
durch die Kolbenstange verdrängten Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird.
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Bei Stoßdämpfern kommt es beim Einfahren der Kolbenstange zu einer
Verdrängung von Dämpfungsflüssigkeit, der durch die Verwendung einer zum Ausgleich
dienenden Kammer Rechnung getragen wird. Diese Kammer steht bei lediglich der Stoßdämpfung
dienenden Ausführungsformen mit der Atmosphäre in Verbindung, wohingegen sie bei
hydropneumatischen Stoßdämpfern geschlossen und mit einem Druckgas gefüllt ist.
In beiden Fällen ist es wesentlich, daß ein Auslaufen der Dämpfungsflüssigkeit aus
dem Zylinder in die genannte Kammer bei Schräglage oder während des Transportes
vermieden wird, da dadurch eine Vermischung der Dämpfungsflüssigkeit mit Luft bzw.
einem anderen Gas eintreten würde, was zu störenden, die einwandfreie Arbeitsweise
des Stoßdämpfers beeinträchtigenden Schaumbildungen führen würde. üblicherweise
werden daher zwischen dem Zylinder und der von einem Fortsatz des Zylinders gebildeten
Kammer verschiebliche Trennwände, Bälge oder ähnliche aufwendige Dichtungsmaßnahmen
getroffen, die jedoch einem erheblichen Verschleiß unterliegen.
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Durch die französische Patentschrift 400 383 ist eine Flüssigkeitsbremse
mit den Merkmalen eines Stoßdämpfers der einleitend beschriebenen Art bekannt, bei
welcher die dem Ausgleich dienende Kammer gleichfalls aus einem Fortsatz des Zylinders
besteht, der mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Gegen den für die Kolbenbewegungen
beanspruchten Abschnitt des Zylinders ist diese Kammer durch zwei mit geringem Abstand
voneinander angeordnete sowie an der Innenwand des Zylinders befestigte Scheiben
abgegrenzt, von denen jede an ihrem Rand einen von der Zylinderinnenwand begrenzten
schmalen Durchlaßspalt aufweist, der dem jeweils anderen gegenüberliegt. Die Kammer
ist teilweise gleichfalls mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Sofern sich innerhalb
des von den Kolbenbewegungen beanspruchten Zylinderabschnittes Luft befindet, soll
diese durch die von den beiden Scheiben gebildete Flüssigkeitsleitung in die dem
Flüssigkeitsausgleich dienende Kammer gedrückt werden. Die Aufgabe, das Auslaufen
der Dämpfungsflüssigkeit in die dem Ausgleich dienende Kammer zu vermeiden, stellt
sich jedoch hierbei nicht. In der gleichen Patentschrift ist auch eine dem Ausgleich
der verdrängten Dämpfungsflüssigkeit dienende Kammer beschrieben, die durch mehrere
wie vorerwähnt ausgeführte Scheibenpaare unterteilt ist, so daß eine Flüssigkeitsleitung
besteht, die aus mehreren, nacheinander durchflossenen Leitungsabschnitten zusammengesetzt
ist.
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Zur Entfernung von in den der Kolbenbewegung dienenden Zylinderabschnitt
eingedrungener Luft ist es weiterhin nach der USA.-Patentschrift 3 168 169 bekannt,
in der den Zylinderabschnitt von der dem Ausgleich dienenden Kammer abschließenden,
fest eingebauten Trennwand in deren Randnähe ein unter geringem Druck öffnendes
Einwegventil und diesem gegenüber die Einmündung in eine lange und dünne, sich wendelförmig
in die Ausgleichskammer erstreckende Leitung anzuordnen. Wenn ein derartiger Stoßdämpfer
horizontal mit entenliegendem Einwegventil verwendet wird, wird eventuell eingeschlossene
Luft durch die Leitungswendel in die gleichfalls Dämpfungsflüssigkeit enthaltende
Ausgleichskammer gedrückt, während die Kolbenstange einfährt. Beim Ausfahren der
Kolbenstange öffnet sich das bereits genannte Einwegventil, wobei der Druckverlust
der Wendelleitung einen Durchfluß durch diese praktisch ausschließt. Die Wendelleitung
wird demnach stets nur beim Einfahren der Kolbenstange und das Einwegventil
stets
nur bei deren Ausfahren durchströmt. Das Problem, ein Ausläufen der Dämpfungsflüssigkeit
in die Ausgleichskammer zu verhindern, besteht hierbei gleichfalls nicht.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer
der einleitend beschriebenen Art so zu gestalten, daß eine Vermischung der Dämpfungsflüssigkeit
mit Luft oder einem anderen Gas, die zur Schaumbildung führen würde, sowie ein Auslaufen
der Dämpfungsflüssigkeit vermieden werden, wobei die bisher für diesen Zweck bekannten,
aufwendigen sowie verschleißanfälligen Dichtungsanordnungen durch einfachere und
insbesondere verschleißunanfällige Mittel ersetzt sind. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Flüssigkeitsleitung ein Volumen hat, das mindestens gleich
dem der von der Kolbenstange verdrängten Dämpfungsflüssigkeit ist, und daß sie einen
Querschnitt aufweist, der mit der Dämpfungsflüssigkeit einen diese in jeder Stellung
zurückhaltenden Meniskus bildet. Eine derartige Flüssigkeitsleitung läßt sich leicht
so dimensionieren, daß sie von der dem Ausgleich dienenden Kammer aufgenommen werden
kann. Vorteilhafterweise ist ein die Flüssigkeitsleitung bildendes Rohr in an sich
bekannter Weise in einem zylindrischen Fortsatz des Zylinders wendelförmig in Nähe
der Wandung angeordnet, während es von der Zylinderstirnwand zentral ausgeht.
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Für den Fall, daß die Flüssigkeitsleitung in ihrem Querschnitt so
gewählt werden muß, daß sie der erfindungsgemäßen Querschnittsbedingung nicht mehr
genügen sollte, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Flüssigkeitsleitung aus
mehreren parallelgeschalteten Einzelleitungen zu bilden. Dabei bildet sich in jeder
einzelnen dieser Leitungen ein Meniskus aus, der die Dämpfungsflüssigkeit in der
genannten Weise zurückhält. Auch diese Anordnung kann in dem zylindrischen Fortsatz
angeordnet sein.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß aus einer derartigen Flüssigkeitsleitung
keine Dämpfungsflüssigkeit mehr auslaufen kann. Zugleich konnte aber auch festgestellt
werden, daß es auch bei sehr schnellen Bewegungen des Kolbens hierbei nicht mehr
zu der gefürchteten Schaumbildung kommt. Die Dämpfungsflüssigkeit schließt innerhalb
der Flüssigkeitsleitung vielmehr mit einem Meniskus ab, dessen Oberfläche sich zwar
innerhalb der Flüssigkeitsleitung mit normalerweise größerer Geschwindigkeit als
der des Kolbens verschiebt, dabei aber völlig glatt bleibt.
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Die Erfindung sei an Hand der sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden
Zeichnung veranschaulicht. Danach besteht der neue Stoßdämpfer im wesentlichen aus
dem Zylinder 1, der mittels des darin verschieblichen sowie dichtend anliegenden
Kolbenkörpers 2 in die beiden Kammern 1' und 1" unterteilt ist. Der Kolbenkörper
2 ist am Ende der Kolbenstange 3 mittels der Schraube 4 befestigt und mit Durchtrittsbohrungen
7 versehen, deren der Kolbenstange 3 zugekehrte Öffnungen mittels der in i axialer
Richtung verschieblichen Ringscheibe 6 abgedeckt sind. Die Ringscheibe kann ihrerseits
z. B. mit kleineren Durchtrittsöffnungen ausgeführt sein, so daß sie im am Kolbenkörper
2 anliegenden Zustand einen geringen Flüssigkeitsdurchtritt ermöglicht. Im t vom
Kolbenkörper 2 abgehobenen Zustand liegt die Ringscheibe 6 dagegen an einem ringförmigen
Vorsprung des zwischen dem Kolbenkörper 2 und der Kolbenstange 3 angeordneten Stützkörpers
5 auf und erlaubt somit einen erheblich größeren Flüssigkeitsdurchtritt.
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Die Kolbenstange 3 ist dichtend aus dem Zylinder 1 herausgeführt.
Diesem Zweck dient im Ausführungsbeispiel eine elastische Dichtungsmanschette 9,
die zwischen zwei mittels Federringe 8 bzw. 8' gehaltenen Scheiben eingespannt ist.
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Der Stoßdämpfer hat mithin einen in seinen beiden Bewegungsrichtungen
unterschiedlichen Strömungswiderstand zu überwinden und kann aber auch- abweichend
vom Ausführungsbeispiel ausgebildet sein.
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Die mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammer 1' ist an ihrem Ende
mittels einer Scheibe 10 verschlossen, die nicht und unverschieblich an der Wand
des Zylinders 1 befestigt ist. Sie kann z. B. angeschweißt sein oder in einer inneren
Ringnut im Zylinder 1 gehalten werden. Im Anschluß an die Scheibe 10 verlängert
sich der Zylinder 1 mit einem Fortsatz 11, der z. B. als Kappe aufgesetzt sein oder
wie im Ausführungsbeispiel aus einem entsprechend verlängerten Zylinderabschnitt
bestehen kann. In diesen mit einem Druckgas gefüllten Raum mündet die als ein dünnes
Rohr ausgeführte Flüssigkeitsleitung 12 ein. Sie geht zentral von der Scheibe 10
aus und verläuft innerhalb der Druckgaskammer 13 wendelförmig in der Nähe deren
Wandungen. Das Ende der Flüssigkeitsleitung 12 ist offen. Um jegliche Beunruhigung
der Strömung in dieser Flüssigkeitsleitung zu vermeiden, ist der Einlauf in der
Scheibe 10
weiterhin düsenartig ausgebildet.
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In der Zeichnung ist die Kolbenstange 3 und mit ihr der Kolbenkörper
2 nahezu ganz eingefahren dargestellt. Da das in der Flüssigkeitsleitung 12 vorhandene
Volumen mindestens gleich demjenigen ist, das von der Kolbenstange 3 verdrängt werden
kann, ist die Flüssigkeitsleitung 12 in diesem Zustand fast ganz mit der Dämpfungsflüssigkeit
gefüllt. In der Praxis ist ihr Volumen aus Sicherheitsgründen etwas größer gewählt,
um der thermischen Ausdehnung der Dämpfungsflüssigkeit Rechnung zu tragen. Besondere
Bedeutung hat dabei in der bereits beschriebenen Weise die Gestalt und die Größe
ihres Querschnittes. Dieser ist so bemessen, daß es zu einem Auslaufen der Dämpfungsflüssigkeit
nicht kommen kann. Dabei ergibt sich, daß die Strömung innerhalb der Flüssigkeitsleitung
12 laminar verläuft und an ihrem sie begrenzenden Meniskus keinerlei mechanische
Durchmischung mit dem Druckgas erfahren kann.
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Auch ist die erfindungsgemäße Flüssigkeitsleitung nicht an die Ausbildung
als ein Rohr gebunden, sondern kann gleichfalls durch ein anderes Leitungssystem
hergestellt werden. Dabei ist gleichfalls wesentlich, daß die Flüssigkeit in ihrer
jeweiligen Strömungsrichtung einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt hat, wobei
das Gesamtvolumen dem von der Kolbenstange in ihrer einen Endstellung verdrängten
Volumen der Dämpfungsflüssigkeit entspricht. An die Stelle des wendelförmig gekrümmten
Rohres kann z. B. eine Labyrinthleitung treten, die von einer Anzahl hintereinander
angeordneter Scheiben gebildet wird, die jeweils nicht den gesamten Querschnitt
des sich an den Zylinder anschließenden Fortsatzes ausfüllen und so angeordnet sind,
daß jeweils eine Scheibe die bei ihren benachbarten Scheiben bestehenden Flüssigkeitsdurchlässe
überdeckt. Dadurch kommt man zu einer Flüssigkeitsströmung, die zwischen zwei hintereinander
angeordneten
Scheiben parallel zu deren Ebenen verläuft und an
den Durchlaßstellen der Scheiben in entgegengesetzter Richtung umgelenkt wird. Die
Scheiben können z. B. im wesentlichen kreisförmig ausgebildet und an einer Seite
sekantenartig ausgespart sein, wobei sie mit ihrem kreisförmigen Umfangsteil an
der Innenwand des Zylinderfortsatzes derart befestigt sind, daß die Aussparungen
bei unmittelbar aufeinanderfolgenden Scheiben an sich jeweils gegenüberliegenden
Seiten liegen. Statt dessen kann man auch abwechselnd kreisrunde Scheiben mit kleinerem
Durchmesser als der Zylinderfortsatz und Ringscheiben mit gleichem Außendurchmesser
wie der Zylinderfortsatz sowie kleinerem Innendurchmesser als die Außendurchmesser
der benachbarten kreisrunden Scheiben verwenden. Die Ringscheiben können dabei mit
ihrem Umfang unmittelbar im Zylinderfortsatz befestigt sein, während die kleineren,
kreisrunden Scheiben z. B. von Haltestiften getragen werden können. Die dem Kolben
zugekehrte Scheibe der beschriebenen Labyrinthsysteme kann auch selbst die Zylinderstirnwand
10 bilden. Wie bei dem im Zusammenhang mit der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel
können Druckverluste auch bei den Labyrinthleitungssystemen durch düsenartige Einläufe,
Abschrägungen od. dgl. verringert werden.