-
Kolben für Reibungsdämpfer.
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für Reibungsdämpfer, bestehend
aus einer Gewindebüchse auf dem innenliegenden Ende eines im Gehäuse des Reibungsdämpfers
geführten Stößels mit einem zur Erzeugung der Reibung zwischen zwei Ringscheiben
zusamnenpreßbaren und mit dem Außenmantel an den Innenmantel des Gehäuses anpreßbaren
Ringkörper aus einem Kunststoff mit einem hohen Reibungskoefizienten.
-
In der Praxis besteht der die Reibung erzeugende Ringkörper vorwiegend
aus einem unter dem Warenzeichen "Vulkollanr' bekannt gewordenen geschäumten Kunststoff
aus Polyurethan, der sich infolge seiner praktisch abriebfesten Eigenschaft und
infolge seines hohen Reibungskoeffizienten als ein ganz besonders geeigneter Werkstoff
für die Kolben von Reibungsdämpfern erwiesen hat. Trotzdem sind die mit einem derartigen
Kunststoff ausgestatteten Heibungsdämpfer in ihren Dämpfungseigenschaften noch nicht
befriedigend, weil die-eingestellte Drim)£lingskraft na.ch einer verhältnisrlaßig
kurzen Betriebsdauer nachläßt. Allerdings wird dann die verminderte Dämpfungskraft
beibehalten, so daß der Reibungsdäi;ipfer mit verniinderter Leistung weiter verwendbar
ist.
-
Die Ursache dieses Verhaltens. kann darin gesehen erden, daß das'den
Ringkörper bildende geschäumte Polyurethan nach der Einstellung des Ringkörpers
im Gehäuse auf die nominelle Dämpfungskraft durch Zusanimenpressen der beiden Ringscheiben
mit der Zeit sich etwas setzt, wodurch die Dämpfungskräfte nachlassen0 Dabei ist
noch nicht erwiesen, inwieweit bei dem Setzen des Werkstoffes nicht auch noch eine
gewisse Abnützung von Bedeutung ist, wobei allerdings die Abntitzung außerordentlich
gering ist. Außerdem erfordert das Einstellen auf die vorgeschriebene Dämpfungskraft
verhältnismäßig große Zusammenpreßkräfte der beiden den Ringkörper zwischen sich
aufnehmenden Ringscheiben, weil hierbei die äußere Mantelfläche im Querschnitt gesehen
konvex durchgewalbt wird, so daß der Ringkörper nur mit einem Bruchteil seiner gesamten
äußeren Mantelfläche an den Innenmantel des Gehäuses angedrückt bzw. angepreßt wird
und daher für eine vorgeschriebene Dämpfungskraft einen hohen spezifischen Flächendruck
erhalten muß. Dadurch wird das Setzen des Werkstoffes noch begünstigt. Die am Gehäuseinnenmantel
anliegende Mantelfläche des die Reibung erzeugenden Ringkörpers wird aber auch bei
wachsender, von den Ringscheiben ausgeiibten Zusammenpreßdruck nicht nennenswert
vergrößert, weil alsdann der Werkstoff des Ring.körpers in Längsrichtung des Spaltes
zwischen der Mantelfläche der Ringscheiben und dem Innenmantel des Gehäuses. ausweicht
bzw. ausgetrieben wird. Eine kleinere aber hoch beanspruchte Lauffläche nutzt sich
aber-viel schneller ab. Je nach der Homogenität des geschäumten Polyurethans
wird
dabei ein mehr oder weniger starkes Austreiben erfolgen.
-
Der Spalt kann jedoch aus Sicherheitsgründen nicht beliebig verkleinert
werden, weil sonst die Gefahr besteht, daß bei der Ungleichmäßigkeit des aus den
Ringscheiben auch radial heraustretenden Werkstoffes des Ringkörpers die Mantelflächen
der Xingscheiben am Innenmantel des Gehäuses reiben und gegebenenfalls festfressen0
Aus den vorstehend genannten Gnüiden läßt mithin die Dämpfungskraft des Reibungsdämpfers
nach einer gewissen Betriebsdauer fühlbar nach, da infolge des Setzens dem Yerkstoff
des Ringkörpers die innere Kraft bzw. eine genügend große innere Elastizität fehlt,
um die wenn auch nur geringe Abnützung von sich aus nachzustellen, damit die eingestellte
Reibungskraft erhalten bleibt, Durch die Erfindung soll daher die Aufgabe gelöst
werden, den bekannten Kolben für Reibungsdämpfer mit einem zwischen zwei Ringscheiben
zusammenpreßbaren und an den Innenmantel des Gehäuses anpreßbaren Ringkörper aus
einem Kunststoff mit einem hohen Reibungskoeffizienten sowie mit den weiteren Merkmalen
der eingangs im ersten Absatz erläuterten Merkmalen so weiterzubilden, daß eine
einmal eingestellte Dämpfungskraft praktisch über die Lebensdauer des Reibungsdjqifers
erhalten bleibt.
-
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der zwischen
den beiden Ringscheiben zusam-enpreßbare Reibungskörper
von einem
Verbundkörper aus wenigstens zwei konzentrisch ineinander gepreßten Ringkörpern
gestaltet wird, von denen der innere Ringkörper aus einem praktisch inkompressiblen,
jedoch weich elastisch nachgiebigen Werkstoff, z.Bs Gummi, besteht und nur der äußere
Ringkörper von einem den hohen Reibungskoeffizienten aufweisenden Werkstoff gebildet
sowie gegenüber dem inneren Ringkörper mit einer kleineren Wanddicke versehen isto
Durch diese Ausbildung eines Kolbens für einen.mechanischen Reibungsdämpfer wird
die sich aus'dem Zusammenpressen der beiden Ringscheiben ergebende Kraft zum weitaus
größten Teil auf den inkompressiblen, aber weich elastisch nachgiebigen Werkstoff
des inneren und volumenmäßig weitaus größeren Ringkörpers übertragen, der unter
Einwirkung dieser Kraft infolge seiner dreiseitigen Begrenzung nur radial nach außen
in Richtung auf den äußeren vorzugsweise aus einem kompressiblen Werkstoff z.B,
geschäumten Kunststoff bestehenden Ringkörper ausweichen kann. Die zum Einstellen
der Dämpfxngskraft auf die Ringscheiben ausgeübte Kraft treibt dadurch den Werkstoff
des äußeren Ringkörpers nicht mehr in Längsrichtung über die Ringscheibe M inaus
in den Spalt zwischen den Ringscheiben und dem Innenmantel des Gehäuses, Seine äußere
Mantelfläche bleibt zylindrisch und liegt daher mit voller Größe am Innenmantel
des Gehäuses an. Dementsprechend ist auch die spezifische Flächenbelastung und damit
auch der Verschleiß erheblich kleiner.
-
Das Setzen des kompresslblen Werkstoffes kann die Dämpfungskraft
nicht
mehr beeinflußen, da jede Nachgiebigkeit des äußeren Ringkörpers oder Abnutzung
seiner Lauffläche durch a«s die Elastizität des inneren9(ich .elastischen Gummi
bestehenden Ringkörpers kontinuierlich ausgeglichen bzw. nachgestellt wird0 Bei
Verwendung eines
copolymeren, z.Bo unter dem Warenzeichen "Hostaformlx" bekannten Kunststoffafür
den äußeren Ringkörper kann die Ausbildung so durchgeführt werden, daß der äußere
Ringkörper die Mantelfläche der beiden Ringscheiben stufenförmig mit Abstand übergreifend
nach innen abgesetzt ist und mittels einer symmetrisch zur Quermittelebene angeformten
ringförmigen Innenrippe in einer entsprechenden Ringnut der äußeren Mantelfläche
des vorgespannten inneren Ringkörpers aus einem weich elastisch nachgiebigen aber
inkompressiblen Werkstoff gelagert wird0 Ein derartiger äußerer Ringkörper aus einem
praktisch inkompressiblen Werkstoff ist außerordentlich widerstandsfähig gegen Verschleiß.
Erst durch die erläuterte Lagerung auf einem inneren Ringkörper aus einem an drei
Seiten starr begrenzten elastischen nachgiebigen und als Kraftspeicher wirkenden
Werkstoff ist es möglich, den unter dem Warenzeichen Hostaform x" bekannten verschleißarmen
bzw0 abriebfesten Werkstoff als ein einstellbares Bremselement zu gestalten Eine
wesentliche Maßnahme der Erfindung wird noch darin
gesehen, daß'
die äußere Mantelfläche des inneren- Ringkörpers entsprechend der gexunschten Verteilung
der vom äußeren ringkörper auf den Innenmantel des Gehäuses auszuübenden Reibungskräften
im Quer-sclrnitt profiliert, z.B. konkav, konvex od.dglO ausgebildet ist0 Durch
eine solche Ausbildung bzwo Profilierung der äußeren Mantelfläche des inneren Ringkörpers
kann jederzeit gewährleistet werden, daß die äußere Mentelfläche des äußeren Ringkörpers
unter Einwirkung der Vorspannung tatsächlich auch in ihrer gesamten Ausdehnung an
den Innenmantel des Gehäuses-gleichnäßigi angedrückt wird, um bei einer spezifisch
niedrigen Flächenbelastung ein Höchstmaß an Dämpfungskraft zu erreichen.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigen Fig,~l einen Längsschnitt durch einen Reibungsdämpfer
mit einem Verbundkolben auf der ausgezogenen Kolbenstange, Fig2 einen Längsschnitt
durch einen teilweise dargestellten Verbundkolben eines zweiten Ausführungsbeispieles
im vergrößerten Maßstab.
-
Jeder der Erfindung zugrunde gelegte Reibungsdämpfer besteht in üblicher
Weise im wesentlichen aus zwei relativ zueinander verschiebbaren Teilen, nämlich
aus einem Stahlrohrgehäuse
11 und aus einer im Gehäuse axial verschiebbar
geführten Kolbenstange 12 mit einem am freien inneren Ende befestigten Reibungskolben.13.
Das Stahlrohrgehäuse ist an einem Stirnende 14 abgeschlossen und mit einem Lagerauge
15 versehen, in welchem eine besondere Lagerbüchse 16 z.Bo aus Bronze, Kunststoff,
Lagermetall od.dgl. angeordnet sein kann. Das an dem Gehäuse einstückig angeformte
Lagerauge dient zur gelenkartigen Anlenkung des Reibungsdämpfers an dem einen bzw.
ersten Teil zweier relativ zueinander beweglicher und durch den Reibungsdämpfer
beweglich miteinander verbundener Teile. Am anderen Stirnende 17 ist das Stahlrohrgehäuse
11 durch einen profilierten Stopfen 18 zoBo aus Leichtmetall, Kunststoff od.dglO
verschlossen, der z.B.
-
mittels einer eingedrückten bzw in eine Ringnut des Stopfens eingreifenden
Sicke 19 mit dem Stahlrohrgehäuse fest verbunden wird. In diesem Stopfen 18 ist
die Kolhenstange 12 axial verschiebbar geführt, die beispielsweise an ihrem freien,
aus dem Gehäuse herausführenden Ende ebenfalls ein mit einer Lagerbüchse 16 yersehenes
Lagerauge 2o aufweisen kann.
-
Sie dient zum Anlenken des Reibungsdämpfers an den zweiten Teil der
beiden relativ zueinander beweglicher Teile, deren gegeneinander gerichtete Bewegung
gedämpft werden sollo Der auf der Kolbenstange 12 vorgesehene Reibungskolben 13
wird von einer außen mit Gewinde versehen und auf das zugeordnete sowie als Zapfen
21 ausgebildete- Ende der Kolbenstange 12 aufgepreßten oder mit dieser sonstwie
undrehbar verbundenen Büchse 22 gebildet, die an ihrem dem Stopfen 18 zugekehrten
runde einen Bund 23 aufweist. Dieser dient als
Widerlager für eine
Scheibe 24, deren Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Stahlrohrgehäuses
11 ist. Zwischen dieser Scheibe und einer weiteren gleich großen Scheibe 24 ist
ein Reibungskörper vorgesehen, der zur Erzeugung der gewünschten Dämpfungskraft
zwischen den beiden Scheiben 24 mittels einer auf der Gewindebüchse 22 verschraubbarenSchraubmutter
25 entsprechend stark zusammengepreßt wirdO Erfindungsgemäß wird als Reibungskörper
ein Verbund1örper 26 vorgesehen, der von wenigstens zwei konzentrisch ineinander
gepreßten Ringkörpern 27 und 28 gebildet wird. Von diesen besteht er innere Ringkörper
27 aus einem praktisch inkompressiblen, -jedoch weich elastisch nachgiebigen Werkstoff
z.BX aus Gummi. Durch das Zusarlmenpressen der Scheiben 24 kann er sich lediglich
radial ausdehnen und mit seiner äußeren Mantelfläche auf'den äußeren Ringkörper
28 einwirken und diesen an den Innenmantel des Stahlrohrgehäuses entsprechend der
von der Schraubmutter 25 aus-geübten Preßkraft andrücken.
-
Die Wanddicke des äußeren Ringkt3rpers 28 ist gegenüber der Wanddicke
des inneren Ringkörpers 27 erheblich kleiner.
-
Der äußere Ringkörper besteht aus einem Kunststoff und zwar bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig1 aus einem kompressiblen, einen hohen Reibungskoeffizienten
aufweisenden geschäumten Polyurethan, wie ein solches beispielsweise unter dem Warenzeichen
"Vulkollan" bekannt geworden ist Durch eine entsprechende Profilierung der äußeren
Mantelfläche des inneren Reibungskörpers 27 ist es ohne weiteres m(iglich,
beim
Zusammenpressen des Verbundkörpers 26 das volle Anliegen der äußeren Mantelfläche
des äußeren Ringkörpers 28 am Innenmantel des StahlrohrgehäusVs zu erreichen, so
daß infolge der großen Reibungsfläche bei einem kleinen spezifischen Flächendruck
die gewünschte Dämpfungskraft eingestellt und ausgeübt werden kann. Etwaige Abnützungen
der Lauf-bzw.
-
äußeren Mantelfläche bleiben praktisch ohne Einfluß auf die eingestellte
Dämpfungskraft, weil der innere Ringkörper 27 als Kraftspeicher wirkt und den äußeren
Ringkörper 28 bei etwaigen Abnutzungserscheinungen automatisch nachstelltO Das ist
auch dann der Fall,--wenn das Bremselement bzw0 der äußere Ringkörper 28t aus einem
inkompressiblen bzw. copolymeren z.Bo unter dem Warenzeichen "Hostaform x" bekannten
Kunststoff hergestellt wird. Figo2 zeigt, wie in einem solchen Falle der Verbundkörper
26' noch aufgebaut werden kann.
-
Der Ringkörper 28' kann die Mantelfläche der beiden Ringscheiben 24
mit etwas Abstand übergreifen. Nach innen wird er symmetrisch zu seiner Quermittelebene
stufenförmig abgesetzt und zwar so, daß er beiderseits mit etwas Spiel zwischen
die beiden Ringscheiben 24 eingreift. Mittels einer ringförmigen, ebenfalls symmetrisch
zur Quermittelebene verlaufenden Innenrippe 29, die in eine entsprechende Ring-
nut des inneren Ringkörpers 27' rd eingreiff, dieser zusätzlich auch formschlüssig
mit dem äußeren Ringköri>er28' verbunden und beide zueinander zentriert.