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Entlüftungseinrichtung für Zweirohr-Schwingungsdämpfer mittels einer
starren Scheibe Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Teleskopstoßdämpfer,
bestehend aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Zylindern, wobei der innere
Zylinder eine Flüssigkeitsfüllung aufweist und in diesem den Arbeitsraum bildenden
Zylinder ein mit einer Kolbenstange verbundener sowie Dämpfventile aufweisender
Kolben gleitet, während sich der Ausgleichsraum zwischen dem inneren und dem äußeren
Zylinder befindet und teilweise mit Flssigkeit und Gas gefüll ist, einer am kolbonstangenaustrittsseitigen
Ende des Arbeitsraumes angeordneten Kolbenstangenführung und einer Kolbenstangendichtung
sowie einer einen Querschnitt zwischen Arbeitsraum und Ausgleichsraum freigebenden
Ejntlüftungseinrichtung, die durch einen mit Gegenflächen zusanmenfwirkenden, zwischen
Innenzylinder und Kolbenstangenführung fest eingespannten Körper gebildet wird.
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Um eine einwandfeie Funktion von Zweirohr-Telezkopstoßdämpfern zu
erzielen, ist es bekannt, Entlüftungseinrichtungen zwischen dem Arbeitsraum und
dem Ausgleichsraum anzuordnen, welcho die Aufgabe haben, das während des Betriebes
vom Öl in den Arbeitsraum mitgenommene Gas in den Ausgleiechzraum zurückzuführen.
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Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 111 713 ist eine Entlüftungseinrichtung
bekannt, die aus einer kreisringförmigen Ventilscheibe besteht, welche im Ausgeichsrzum
zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse angeordnet ist und über Kanäle und Dichtflächen
mit dem Arbietsraum in Verbindung stcht. Um bei ine solchen Entlüftungseinrichtung
eine einwandfreie Entlüftung des Arbeitsraumes bei jedem Eetriebszustand zu erzielen,
zuß die
Ventilscheibe bei geringfügig höherem Druck im Arbeitsraum
von der Dichtfläche abheben, d. h., die Ventilscheibe ist als dünnes und leicht
federndes Bauteil ausgebildet. Dementsprechend ist die Funktion des Entlüftungsventiles
sehr stark von der Anpreßkraft der Ventilscheibe gegen die Dichtfläche abhängig.
Die Pertigungstoleranzen sowohl der Ventil scheibe als auch die der Einspannstelle
dieser Ventilscheibe müssen sehr eng gewählt werden, damit die gewünschte Funktion
der Ventileinrichtung gewihrleistet wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten
Konstruktionen zu vermeiden und eine im AuSbau einfache Entlüftungseinrichtung zu
schaffen, die unabhängig von der auf die Entlüftungseinrichtung einwirkenden Kraft
eine einwandfreie Entlüftung des Arbeitsraumes gewährleistet. Außerdem soll die
Entlüftungseinrichtung aus leicht herstellbaren und leicht zu montierenden Bauteilen
bestehen sowie hinsichtlich ihrer Punktion unempfindlich gegen größere FErtigungstoleranzen
sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der fest eingespannte
Körper der Entlüftungseinrichtung starr ist. Durch die Anwendung eines starren Körpers,
der mit Gegeuflächen zusammenwirkt und einen Querschnitt zwischen Ausgleichsraum
und Arbeitsraum bildet, wird erreicht, daß die Entlüftungseinrichtung unabhängig
von der aut den eingespannten Kbrper wirksamen Kraft funktionsfähig ist. Ein weiterer
Vorteil eins solchen starren Körpers ist, daß bei der Herstellung lediglich auf
die Porm und nicht noch zusätzlich auf die Federwirkung zu achten ist.
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GeniLß einem Mekmal der Erfindung handelt es sich bei dem starren
Körper um ein sehr einfaches Bauteil, ind.i dieses in an sich bekannter Weis. durch
eine kreisringförmige Scheibe gebildet wird, die zwischen Innenzylinder und Zolbenstangenführung
eingespannt wird. e Montage dieses einfachen starren Körper.
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ist zudem leicht und problemlos.
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Erfindungsgemäß weist die kreisringförmige Scheibe einen gegenüber
dem Innendurchmesser des Außenzylinders kleineren Durchmesser auf, wodurch ein über
den Umfang gleichmäßiger Spalt zwischen der Innenwand des Außenzylinders und der
Scheibe gebildet wird.
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Der Spalt ist dabei 80 bemessen, daß die aus den Arbeitsraum austretende
Dämpfflüssigkeit infolge ihrer Oberflächenspannung aufgestaut wird. Eine sehr gute
Wirkung wird erzielt, wenn - wie Versuche gezeigt haben - der Spalt eine Breite
von 0,2-0,5 mm über den Umfang aufweist. Der Spalt zur Bildung des Rückstaues kann
entsprechend der Erfindung auch dadurch gebildet werden, daß die Stirnfläche der
kreisringformigen Scheibe einen gleichbleibenden Abstand zur Kolbenstangenführung
aufweist. Entsprechend der Erfindung können durch den starren Körper mehrere hintereinander
angeordnete Spalte zwischen Arbeitsraum und Ausgleichsraum gebildet werden, wodurch
ebenfalls der erforderliche Riickstau des Öles erzielt wird.
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Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der starre Körper
topfförmig ausgebildet, wobei der zylinder£örmi£e Abschnitt des Topfes mit der Innenfläche
des Außenzylinders einen Ringspalt bildet, dessen Länge ein Mehrfaches der Scheibendicke
beträgt. Ein solcher Laminarspalt eignet sich besonders, wenn für den Dämpfer eine
geringe Flüssigkeitsmenge durch den Ringspalt fließen soll. Da die Wirkung der erfindungsgemaßen
Entlüftungseinrichtung der Wirkung von VoröffaungsgLuerschniLtten an den Dämpfventilen
entspricht, kann durch entsprechende Ausgestaltung dieser Querschnitte diese Wirkung
beeinflußt werden.
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Um eine weitgehende Unabhängigkeit des RUekst;aues von der Viskositätsänderung
der Dämpferflüssigkeit infloge der Temperatureinflüsse zu erhalten, bildet - wie
die Erfindung zeigt - der starre Körper mit der Gegenfläche zusammen einen Querschnitt,
der sich in Durchströmrichtung erweitert. Dadurch wird der Spalt etwa blendenartig
ausgebildet, was auf einfache Weise dadurch erreicht wird, daß erfindungsg'emaß
die Mantelfläche des starren
Körpers kegelstumpfförmig ausgebildet
wird. Selbstverständlich können auch mehrere Blenden hintereinander angeordnet werden.
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Ein Merkmal der Erfindung bezieht sich auf die Anordnung einer Dellerfeder
zwischen dem starren Körper und der Stirnfläche dcs Innenzylinders, wobei der starre
Körper das eine Widerlager unci die Stirnfläche des Innenzylinders das andere Widerlager
für diese Tellerfeder bildet. Damit wird erreicht, daß bei einem Abheben der Kolbenstangenführung
vom Zylinderrohr der Entlüftungsquerschnitt immer gleich bleibt. Unterschiedliche
Ausdehnungen der Zylinderrohre infolge Erärmung können dadurch leicht ausgeglichen
werden, ebenso wird eine Unempfindlichkeit gegen Fertigungstoleranzen erzielt.
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Auch der Verbindungskanal zum Arbeitsraum kann entsprechend der Erfindung
sehr leicht und auf einfache Weise gebildet werden, indem zwischen dem starren per
und der Kolbenstangenführung eine im Bereich des lnnendurchmessers mit Schlitzen
versehene Scheibe angeordnet ist.
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Entsprechend der Erfinden; ist die Lage des starren Körpers auch im
Arbeitsraum mglich, wenn die kreisringförmige Scheibe im Bereich ihres äußeren Durchmessers
zwischen der Stirnflache des Innenzylinders und der Kolbenstangenführung eingespannt
ist, wobei ein Querschnitt zwischen Kolbenstangenoberfläche und Scheibenbohrung
gebildet wird, während in die der Stirnfläche der Scheibe in einem Abßtand gegenüberliegenden
Fläche der Solbenstangenführung mindestens ein Kanal itändet, welcher mit dem Raum
unterhalb der Kolbenstangendichtung in Verbindung steht. Dieser Raum unterhalb der
Kolbenstangendichtung bildet dadurch den Sammelraum für die Flüssigkeit, der wiederum
durch einen anal oder eine Bohrung mit dem Ausgleichsraum verbunden ist. Anstelle
der Einspannung der kreisringförmigen Scheibe zwischen der Stirnfläche des Innenzylinders
und der Kolbenstangenführung kann dies. Scheibe auch lediglich an der Führung beispielsweise
durch Einstemmen befestigt
sein. Um eine einwandfreie Funktion
der Entlüftungseinrichtung auch bei schräggestelltem Stoßdämpfer zu gewährleisten,
ist es zweckmäßig, mehrere über den Umfang verteilte Kanäle zum Raum unterhalb der
Kolbenstangendichtung anzuordnen.
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Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben
sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wir 5-weise der im nachfolgenden
beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt: Fig.1 einen
Längsschnitt durch einen hydropneumatischen Peleskopstoßdämpfer; Fig. 2 die Ausbildung
der Entlüftungseinrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung; Fig. 3 einen
Ausschnitt eines hydropneumatischen Teleskopstoßdämpfers im Längsschnitt, wobei
der starre Körper mehrere hintereinander angeeordnete Spalte mit Gegenflächen anderer
Bauteile bildet; Fig. 4 die Entlüftungseinrichtung gemäß Fig. 3 in vergrößerter
Darstellung; Fig. 5 die Anordnung einer Tellerfeder zwischen dem starren Körper
und der Stirnfläche des Zylinderrohres; Fig. 6 den starren Körper mit kegelstumpfförmig
ausgebildeter Mantelfläche; Fig. 7 einen topfförig ausgebildeten starren Körper
und Fig. 8 die Entlüftungseinrichtung mit einem im Arbeitsraum angeordneten starren
Körper.
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Der hydropneumatische Schwingungsdämpfer nach Fig. 1 besitzt einen
Außenzylinder 1, an dessen Bodenteil das Stoßdämpferauge befestigt und der Innenzylinder
2 mit der an dessen unterem Ende angeordneten Ventilplatte 7 zentriert ist. In dem
mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenzylinder 2 gleitet der mit der Kolbenstange
3 verbundene Kolben 4, welcher die Dämpfventile 5 und 6 trägt.
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Der Innenraum des Zylinders 2 wird vom Kolben 4 in einen Arbeitsraum
10 unterhalb des Kolbens und einen Arbeitsraum 11 oberhalb des Kolbens getrennt.
Uber die Bodenventile 8 und 9 sowie über Kanäle zwischen der Bodenventilpiatte 7
und dem Boden des Außenzylinders 1 steht der Arbeitsraum 10 mit dem Ausgleichsraum
12, welcher mit Dämpfflüssigkeit und Gas gefüllt ist, in Verbindung.
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An soinem oberen Ende wird der Zylinder 2 durch die Kolbenstangenführung
13 zentriert, wobei zwischen der Stirnfläche des Zylinders 2 und der Kolbenstangenführung
13 die starre kreisringförmige Scheibe 18 eingespannt ist. Die Kolbenstangendichtung
15 ragt mit ihrem unteren Teil in den von der Kolbcnstenführung 13 gebildeten Raum
14 und liegt im Bereich ihres Außendurchmessers an entsprechenden Flächen der Kolbenstangenführung
13 und am umgebördelten Rand des Außenzylinders 1 zur Abdichtung an.
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Zwischen dem Raum 14 und der starren Scheibe 18 befindet sich mindestens
ein Kanal 16. Ebenfalls mindestens ein zum Arbeitsraum 11 führender Kanal 17 meldet
oberhalb der starren Scheibe 18.
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In Fig. 2, die einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der starren
Scheibe 18 in vergrößerter Darstellung zeigt, ist der Ringspalt zwischen dem Außendurchmesser
der Scheibe 18 und der Innenfläche des Zylinders 1 mit 19 bezeichnet. Der Silber
den Umfang verlaufende Ringspalt 19 besitzt eine Breite von 0,2-0,5 mm und stellt
eine ständig geöffnete Verbindung zum Ausgleichsruam 12 dar.
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Da die Wirkungsweise solcher hydropneumatischer Stoßdämpfer allgemein
bekannt iet, wird bei der nachfolgenden Beschreibung hdauptsächlich auf die Wirkung
der Entlt1ftunseinrichtung eingegangen.
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In der Druckstufe, d. h., bei einfahrender Kolbenstange, überniinmt
das in der Bodenventilplatte angeordnete Ventil 8 die Däpfung, während das Kolbenventil
6 geöffnet ist, während für die Zugstufe das Kolbenventil 5 als Dänfventil wirkt
und das Bodenventil 9 die Dämpfflüssigkeit vom Ausgleichsraum 12 praktisch ohne
Widerstand in den Arbeitsraum 10 fließen läßt. Da während der Zugstufe der Druck
im Arbeitsraum 11 größer ist als der im Ausgleichsraum 12, kann Fluid vom Arbeitsraum
11 über den Kanal 17 und den Ringspalt 19 in den Ausgleichsraum 12 fließen. Ist
nun Gas im Arbeitsraum 11 aus der Flüssigkeit ausgetreten, so strömt dieses zuerst
über die Kanäle 17 und den Ringspalt 19 in den Ausgleichsraum 12 ab. Die Breite
des Spaltes 19 ist dabei so gewählt, daß durch die Adhäsionswirkung der Dämpferflüssigkeit
ein Flüssigkeitsrückstau oberhalb der starren Scheibe 18 gewährleistet ist.
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Auch das in der Kolbenstangenführung 13 zwischen Bohrung und Kolbenstange
3 in den Raum 14 fließende Fluid wird über die Kanäle 16 und den Ringspalt 19 in
den Ausgleichsraum 12 zurükckgeführt. Abgesehen von der einfachen Entliiftung des
Arbeitsraumes 11 wirkt die Entlüftungseinrichtung gleichzeitig wie ein Voröffnungsquerschnitt
an den Dämopfventilen.
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Die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 unterscheidet sich von
der nach den Figuren 1 und 2 dadurch, daß zwischen der Kolbenstangenführung 13 3
und der starren kreisringförmigen Scheibe 18 ein gleichbleibender Abstand besteht,
der den Querschnitt 20 bildet. Der zum Raum 14 führende Kanal 16 mündet vor diesem
Querschnitt 20 oberhalb der Scheibe 18, während der Verbindungskanal 17 zum Arbeitsraum
11 besteht. Die Anordnung mehrerer in Strömungsrichtung hintereinander angeordneter
Kanäle ergibt sich hierbei, wenn der über den Umfang verlaufende Spalt 19 zwischen
der starren Scheibe 18 und der Innenwand des Zylinders 1 angeordnet ist.
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Die Fig. 5 zeigt die Anordnung einer Tellerfeder 21 zwischen der Stirnfläche
des Innenzylinders 2 und der starren Scheibe 18. Durch
dicse Tellerfeder
21 wird die starre Scheibe 18 ständig gegen die Kolbenstangenführung 13 gedruckt,
so daß unterschiedliche Ausdehnungen der Zylinderrohre 1 und 2 infolge Erwärmung
oder geringfügige Toleranzschwaikungen bei der Fertigung durch diese Tellerfeder
21 einfach aufgefangen werden können Zur einfachen Bildung der Kanäle 17 ist auf
der starren Scheibe 18 die mit Schlitzen 23 versehene Scheibe 22 angeordnet.
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In Fig. 6 weist die kreisringförmige Scheibe 18 eine kegelstumpfförmig
ausgebildete MantelEläche 24 auf, wodurch der Spalt 25 zwischen der Mantelfläche
24 und der Innenfläche des Außenzylinders 1 blendenartig ausgebildet ist. Durch
einen solchen Spalt wird die Größe des Rückstaues weitgehend unabhängig von der
Viskositätsänderung der Dämpferflüssigkeit.
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Entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der starre Körper
26 topfförmig ausgebildet, wobei zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt 27 und
der Innenfläche des Außenzylinders 1 ein Laminarspalt 28 entsteht. Besonders bei
der Forderung nach sehr kleinen Flüssigkeitsmengen, die durch den Spalt fließen
sollen, ist eine solche Ausbildungsform bestens geeignet, eine einwandfreie Entlüftung
zu erzielen.
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Die Entlüftungseinrichtung gemäß Fig. 8 besitzt eine starre Scheibe
29, die am Außendiirchmesser zwischen der Stirnfläche des Innenzylinders 2 und der
Kolbenstangenführung 13 eingespannt ist. Zwischen der Kolbenstange 3 und dem Innendurchmesser
dieser Scheibe 29 ist der Spalt 30 und der Spalt 32 zwischen KolbenstangenfUhrung
und Stirnfläche der Scheibe 29. Mindestens eine Bohrung 31 intindet unten in den
Raum 14, während der oben im Raum 14 austretende Kanal 16 direkt in den Ausgleichsraum
12 führt.
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Selbstverständlich kann diese Entlüftungseinrichtung auch nur mit
einem Spalt 32 oder 30 ausgeführt werden.
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Die Entlüftung des Arbeitsraumes 12 erfolgt dadurch, daß beim
Zughub
des eventuell ausgetretene Gas und die Flüssigkeit über die Spalte 30 und 32 sowie
die Bohrung 31 in den Raum 14 fließt.
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Dieser Raum 14 bildet somit einen Ölsumpf, wodurch eine sehr gute
Schmierung der Kolbenstange im Bereich der Kolbenstangendichtung gewährleistet ist.
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Wie Versuche gezeigt haben wird durch die von dem starren Körper mit
den Gegenflächen gebildeten palte sowie durch das zwischen Kolbenstange und Kolbenführung
durchtretende Fluid im Raum bzw. in den Räumen oberhalb des starren Körpers eine
Verwirbelung von Flüssigkeit und Gas erzielt, wobei das Gas durch die Spalte mitgerissen
wird, sodaß während des Betriebes der gesamte Raum oberhalb des starren Körpers
mit Fjlüssigkeit angefüllt ist.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Aus führungsformen,
sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens weitgehend abgewandelt werden. Beispielsweise
kann der starre Körper mit den Gegeflächen zusammen partilelle Splate bilden, indem
dieser zum Beispiel teilweise an den Gegenflächen anliege vergleiche Figur 5 - und
mit entsprechenden die Spalte bildenden Aussparungen versehen ist. Weiter ist es
ohne weiteres möglich, die Scheibe 29 nicht zwischen Zylinder und Kolbenstangenführung
13 einzuspennen, sondern diese beispielsweise durch Einstemmen mit der Kolbenstangenführung
fest zu verbinden.
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Ebenso ist es möglich, die Bohrungen 31 als Stufenbohrung auszubilden,
wobei die Bohrungen einen engen Querschnitt auffweisen, wodurch eine dem Spalt 30
oder 32 entsprechende Wirkung erzielt wird.