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Verfahren zum Herstellen eines hydropneumatischen Schwingungsdämpfers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines hydropneumatischen
Schwingungsdampfers, bei dem in einem Zylinder ein an einer Kolbenstange angeordneter
Dämpfungskolben in Dämpfungsflüssigkeit verschieblich und ein Druckgasvolumen eingeschlossen
ist, wobei in den Zylinder Dämpfungsflüssigkeit, der Dämpfungskolben mit seiner
Kolbenstange und Druckgas eingebracht werden. Weiterhin bezieht sich die Erfindung
auf einzelne, der vorteilhaften Ausführung dieses Verfahrens dienende Teile des
Schwingungsdämpfers.
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Bekannte Verfahren der genannten Art machen stets zum Einfüllen des
Druckgases den Anschluß des im übrigen fertigmontierten Schwingungsdämpfers an eine
Druckgasversorgung erforderlich.
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Hierzu bedarf es speziell angeordneter Dichtungen, Ventile, Verschlüsse
oder dergleichen, so daß der Schwingungsdämpfer nach der Einfüllung des Druckgases
von der Druckgasversorgung wieder gelöst werden kann. Die Füllvorrichtung ist verh<nism§ßig
aufwendig und setzt in der Regel eine spezielle Betriebsstatt voraus. So ist es
z.B. bekannt, am Zylinder Einfüllöffnungen vorzusehen, die nach der Einfüllung des
Druckgases zugeschweißt werden müssen. Die Einfüllung des Druckgases macht
in
Verbindung mit den speziell hierfür erforderlichen Arbeitsgängen die Fertigung aufwendig.
Es ist auch nicht möglich, etwa im Laufe längerer Betriebszeit unbrauchbar geworden.
Schwingungsdämpfer an Kraftfahrzeugen, bei denen das Druckgas durch die Kolbenstangendichtung
ausgetreten ist, in einfachen Reparaturwerkstätten neu zu füllen. Vielmehr muß man
in derartigen Fällen den gesamten Schwingungsdämpfer durch ein frisch gefülltes
Exemplar ersetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend
beschriebenen Art und zu dessen Durchführung geeignete Teile eines hydropneumatischen
Schwingungsdämpfers zu schaffen, wodurch eine vereinfachte Fertigung des Schwingungsdämpfers
einerseits sowie auch eine in einfachen Reparaturwerkstätten ausführbaren Wiederinstandsetzung
von infolge Druckverlust unbrauchbar gewordenen Schwingungsdämpfern möglich sind.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreichte daß in den Zylinder eine das Druckgas
enthaltende Patrone eingesetzt wird, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser
des Zylinders ist und deren Höhe etwa der Höhe des vorgesehenen Druckgasvolumens
entspricht, wobei wenigstens deren eine Stirnfläche durch vollständiges Einfahren
des Dämpfungskolbens zu öffnen ist, daß dann der Dämpfungakolben eingebracht und
in dieser Stellung, nachdem sich DmpfungsflUssigkeit im Zylinder befindet, die Kolbenstangendichtung
eingesetzt wird, und daß schließlich der Dämpfungskolben soweit eingeschoben wird,
daß sich die Patrone stirnflächig öffnet.
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Auf diese Weise läßt sich das Herstellungsverfahren beträchtlich vereinfachen,
weil das Einbringen der mit dem Druckgas gefüllten Patrone nicht schwieriger als
das Einbringen des Dämpfungskolbens ist. Die mit Druckgas gefüllten Patronen können
mit verhältnismäßig geringem Aufwand in Massenproduktion gefertigt werden, wie es
z.B. schon bei Kohlensäure enthaltenden Patronen für Getränkesiphons oder bei gasgefüllten
Sprühbüchsen geschieht. Nach dem abschließenden Aufbringen der Kolbenstangendichtung
ist lediglich noch
ein einfacher, zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich,
der darin besteht, daß die Kolbenstange und mit ihr der Dämpfungskolben einmalig
bis zum Öffnen der Patrone eingefahren wird. Man hat hierdurch auch die Möglichkeit,
die Schwingungsdämpfer mit eingesetzter, jedoch noch nicht geöffnete Patrone herzustellen,
zu lagern und zu liefern, wobei dann erst unmittelbar bei der Montage der Kolben
eingefahren wird.
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Ein auf dieser Weis hergestellter, hydropneumatischer Schwingungsdampfer
hat weiterhin den Vorteil, daß durch die Stirnfläche der Patrone bereits eine Trennscheibe
geschaffen wird, die das GasvollDn vom Volumen der Dämpfungsflüssigkeit trennt,
so daß der verhältnismäßig unruhige Spiegel der Dämpfungsflüssigkeit während des
Betriebes in der Patrone liegt und das durch seine Beunruhigung aufgenommene Gasvolumen
nicht unmittelbar in die Arbeitikammern des Zylinders eindringen kann, wo es sich
nachteilig auf die Dämpfung.-charakteristik des Dämpfungskolbens auswirken würde.
Auch werden dadurch Kavitationen in Nähe der Ventilöffnungen des Dämpfungsolbens,
die gleichfalls die Dämpfungscharakteristik stark verändern würden, praktisch unterbunden.
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Um sicher su stellen, daß nach der Öffnung der Patrone auch bei ganz
ausgefahrener Kolbenstange kein Druckgas in die Art beitskammern des Zylinders eindringt,
ist die Patrone vorteilhaft außer mit dem Druckgas teilweise mit Dämpfungeflüssigkeit
geftillt.
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Die Öffnung der Patrone kann auf sehr unterschiedlicher Weise erfolgen.
So kann hierfür z.B. ein sich einmalig bei Druckanstieg Öffnendes Ventil vorgesehen
sein. Der Druckanstieg wird dann durch Einfahren der Kolbenstange bewirkt. Besonders
zweckmäßig ist es jedoch, die Patrone stirnflächig mit einer zentral angeordneten
durchstoßstelle zu versehen, der ein Dorn am Zylinderboden bzw. am Dämpfungskolben
entspricht. Dadurch
kann man nicht nur die bleibende Öffnung in
der Patrone sehr leicht herstellen, sondern erreicht zugleich eine weitgehende Beruhigung
der Dämpfungsflüssigkeit innerhalb der Patrone, weil die im Dmpfungsko1ben vorgesehenen
Ventilöffnungen exzentrisch liegen und somit die aus ihnen aus tretenden DruckflUssigkeitstrahlen
zunächst an der Stirnfläche der Patrone gebrochen werden, wo ei' einen erheblichen
Teil ihrer kinetischen Energie verlieren, um dann mit entsprechend verminderter
Energie durch die geschaffene Öffnung in die Patrone einzutreten.
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In der erfindungsgmäßen Weise lassen sich mit gleicher Zuverlässigkeit
Schwingungsdmpfer herstellen, bei denen die Kolbenstange unten herausgeführt ist
und sich das Druckgasvolumen mithin oben befinden muß, als auch derartige, bei denen
das Druckgasvolumen infolge der nach oben herausgeführten Kolbenstange im unteren
Teil des Zylinders eingeschlossen sein muß Im erstgenannten Falle ist die Durchstoßstelle
an der dem lColben zugewandte Stirnfläche der Patrane angeordnet, wobei zweckmäßig
ein den Dämpfungskolben durchsetzender Fortsatz der Kolbens tange als Öffnungsdorn
ausgebildet ist. Im zweitgenannten Falle wird der Dorn am Zylinderboden vorgesehen>
während die Durchstoßstelle sich an der dem Zylinderboden zugewandten Stirnfläche
der Patrone befindet. Da der Außendurchmesser der Patrone kleiner als der Innendurchmesser
des Zylinders ist , kann die Dämpfungsflüssigkeit durch den zwischen Patrone und
Zylinderwand befindlichen Ringraum strömen, bevor sie in die Patrone ein-bzw. nachdem
sie aus dieser austritt. Der durchströmbare Spaltraum zwischen Zylinder und der
Patrone muß dabei gleichfalls im Bereich der dem Zylinderboden zugekehrten Stirnfläche
der Patrone stehen. Es 1st indessen nicht erforderlich, diesen Spaltraum ausschließlich
durch einen entsprechend verringerten Durchmesser der Patrone zu schaffen. Vielmehr
kann die. Außenwand der Patrone auch mit Längsrippen versehen sein, Wo daß zwischen
ihr und der Zylinderinnenwand Kanäle geb iidet
werden. Wesentlich
ist schlechthin, daß das Außenmaß der Patrone in der genannten Weise ausgebildet
wird. Dabei hat die Verwendung einer gerippten bzw. gewellten Oberfläche noch den
Vorteil, daß die Patrone im Zylinder kein seitliches Spiel besitzen muß, und daß
sie im übrigen wegen der damit verbundenen Steigerung der Stabilität auch aus verhältnismßig
dünnwandigem Blech hergestellt werden kann.
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Um ein Eindringen des Druckgases in die Dämpfungsfiüssigkeit vollständig
zu vermeiden, kann die teilweise mit D&mpfungsflüssigkeit gefüllte Patrone weiterhin
mit einem zwischen Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit angeordneten, beweglichen Trennorgan
versehen sein 7 das etwa als Membrane oder als Trennkolben ausgeführt sein kann.
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Zur wirkungsvollen Verhinderung von Kavitationserscheinungen muß das
in einem hydropneumatischen Schwingungsdämpfer eingeschlossene Gasvolumen bekanntlich
einen beträchtlichen Druck besitzen, für den die für das erfindungsgemäße Verfahren
zur Verwendung gelangende Patrone entsprechend dimensioniert sein muß. Man kann
jedoch mit einem geringeren, bei Kraftfahrzeugschwingungsdämpfern auf etwa 4 bis
5 atü reduzierten Druck auskommen, wenn man in der Patrone im Bereich der darin
befindlichen Dämpfungsflüssigkeit eine Ventilplatte vorsieht, die mit sich in beiden
Strömungsrichtungen öffnenden Ventilen versehen ist, wobei diese Ventile der Dämpfungsflüssigkeit
einen größeren Strömungswiderstand als die im Dämpfungakolben angeordneten Ventil
bieten müssen. Die dann erheblich schwächer dimensionierte Patrone kann z.B. aus
dünnem Stahlblech durch Tiefziehen hergestellt werden.
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Schließlich ist es noch angebracht, die Lage der Patrone nach ihrem
Einbringen in den Zylinder in irgendeiner Weise zu sichern. Dies kann durch Einsetzen
eines inneren Sicherungsringes oder durch Einprägen von Sicken in die Zylinderwandung
geschehen.
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Die Erfindung sei weiterhin anhand der sich auf Ausfthrungsbeispiele
beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform
der Erfindung bei mit nach unten herausgeführter Kolbenstange ausgeführten Schwingungsd&mpfern,
Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 1, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform
der Erfindung bei mit nach oben herausgeführter Kolbenstange ausgebildeuten Schwingungsdämpfern
und Fig. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 3.
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Figur 1 zeigt schematisch einen hydropneumatischen Schwingungudämpfer,
bei dem die Kolbenstange 1 aus dem Zylinder 2 nach unten herausgeführt ist. Das
untere Ende des Zylinders 2 ist zu diesem Zwecke mit dem Verschluß 3 gegenüber der
Kolbenstange 1 abgedichtet. An ihrem oberen Abschnitt trägt die Kolbenstange 1 den
Dämpfungskolben 4, der mit den angedeuteten Ventilöffnungen 5 versehen ist. Diese
Ventilöffnungen sind durch Ventilscheiben 6 und 7 derart abgedeckt, daß sich in
beiden Bewegungsrichtungen des Dämpfungskolbens 4 unterschiedlicht Strömungswiderstände
für die Dämpfungsflüssigkeit rgeben.
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Im oberen Teil des Zylinder 2 erkennt man die Patrone, die überwiegend
mit Druckgas 9 und teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit 10 gefüllt ist. Die dem Dämpfungskolben
4 zugewandt.
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Stfrnfläche der Patrone 8 besitzt eine zentral angeordnete Durchstoßstelle
12, die beim erstmaligen, vollständigen Einfahren des Dllpfungskolbens 4 vom Dorn
13 durchstoßen wird und anschließend als freie Öffnung der ständigen Flüssigkeits-Verbindung
zwischen der Dämpfungsflüssigkeit in der Patrone und derjenigen im Zylinder dientt
Um die Patrone 8 in ihrer eingesetzten Lage zu halten, ist noch in der Seitenwand
des Zylinders 2 die Sicherung 14 in Form eines Sicherungsringes vorgesehen. , Å
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Die abgewandelte Ausführungsforin gemäß Figur 2 unterscheidet
sich von der in Figur 1 dargestellten dadurch, daß hierbei die Patrone 8 mit einer
Ventilplatte 15 ausgeführt ist.
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Diese Ventilpl-tte liegt in einer derartigen Höhe, daß der Oberflächenspiegel
16 der Dämpfungsflüssigkeit 10 stete hoher liegt. Weiterhin ist die Ventilplatte
15 mit Ventilen 17 und 18 versehen, die sich in beiden Strömungsrichtungen öffnen
und, wie erwähnt, einen größeren Widerstand als die Ventile im Dämpfungskolben besitzen.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist die Kolbenstange 1 nach oben
aus dem Zylinder 2 herausgeführt. Die Patrone 19 ist mit der zentral in ihrer Stirnfläche
21 gelegenen Durchstoßstelle 20 versehen. Dieser Durchstoßstelle 20 entspricht der
Dovn 22 im Zylinderboden23. Wenn die Kolbenstange 1 und mit ihr der Dämpfungskolben
6 erstmalig mit hoher Geschwindigkeit eingefahren werden, verschiebt sich die Patrone
19 infolge der auf sie einwirkende Strömungsenergie nach unten, wobei der Dorn 22
die Durchstoßstelle 20 öffnet. Bei dieser Ausführungsform ist weiterhin wesentlich,
daß zwischen der Außenwandung der Patrone 19 und der Innenwandung des Zylinders
2 ein Spaltraum 24 derart gebildet wird, daß die Str*muagsflüssigkeit die Patrone
umfliessen kann, um durch die an der Durchstoßstelle 20 gebildete tffnung eintreten
zu können.
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Die Stirnfläche 21 wird dabei weiterhin zweckmäßig mittels in den
Zylinderboden eingeprägter Vorsprungs 25 auf Abstand gehalten. Die Patrone ist bei
dieser Ausführungsform schließ lich noch mit des Trennkolben 26 ausgeführt, der
die Dämpfungsflüssigkeit 10 vollständig gegenüber dem Druckgas 9 abtrennt, so daß
es zu keiner Aufnahme von Druckgas in der dämpfungsflüssigkeit kommen kann.
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Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist zusStzlich die
Ventilplatte 27 angeordnet, deren Ventile 28 und 29 denjenigen der in Figur 2 beschriebenen
entsprechen.