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Au-fpraildämpfer" Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufpralldämpfer,
insbesondere für die Abstützung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen, mit einem endseitig
verschlossenen, Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Rohr, und mit einem in diesem
Rohr beweglichen Verdrängerkolben, der eine durchfließende Dämpfungsflüssigkeit
drosselnde Ventilöffnung hat, die bei einem Aufprall von einem federbelasteten Ventilkörper
zumindest teilweise freigegeben ist, und ferner mit einem bei Temperaturschwankungen
die Dämpfungscharakteristik beeinflussenden Dehnungsorgan.
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Aufpralldämpfer dienen zur Aufnahme der Energie eines Stoßes oder
weniger kurzzeitig aufeinander folgender Stöße, die z.B. von Kraftfahrzeugen bei
Aufprallen mit geringen Geschwindigkeiten ausgeübt werden. Das Abfangen des Stoßes
muß so vonstatten gehen, daß eine Beschädigung von Karosserieteilen o.dgl. und insbesondere
von tragenden Fahrzeugteilen nicht auftritt. Deswegen sind die Kennlinien des Aufpralldämpfers,
also beispielsweise der Verlauf der Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Hub genau
ausgewogen. Der störende
Einfluß der Temperatur auf die Kennlinien
bzw. die Arbeitsweise des Aufpralldämpfers soll möglichst ausgeschlossen werden.
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Bei einem Aufpralldämpfer der eingangs genannten Gattung (DT-OS 2
163 921) wird Silikonöl, eine komprimierbare Flüssigkeit, als Dämpfungsflüssigkeit
verwendet. Wird die Temperatur der Dämpfungsflüssigkeit erhöht, z.B. durch Anstieg
der Außentemperatur, so steigen der Druck auf das Silikonöl und damit dessen Viskosität
an. Es ist daher eine Gaskammer vorgesehen, die gegen das Silikonöl durch einen
schwimmenden Trennkolben abgedichtet ist. Bei Temperaturerhöhung wird die Volumenvergrößerung
des Silikonöls von der Gaskammer aufgenommen, d.h. das Volumen der Gaskammer verringert
sich. Auf diese Weise kann jedoch nur ein Teil des Viskositätseinflusses auf die
Dämpfungskennlinien bei schwankenden Temperaturen ausgeglichen werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Aufpralldämpfer
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem der Einfluß der Viskositätsänderungen
infolge schwankender Temperaturen der Dämpfungsflüssigkeit möglichst weitgehend
ausgeschaltet ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Dehnungsorgan die Schließkraft
des Ventilkörpers bei Temperaturanstieg vergrößert und bei Temperaturabfall verringert.
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Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß auf den Ventilkörper außer
der Federlast noch eine weitere Kraftkomponente einwirkt, die dem Einfluß der Viskositätsänderung
entgegenwirkt. Bei steigender Temperatur wird die Dämpfungsflüssigkeit dünner, so
daß bei ihrem Durchtritt durch die Ventilöffnung vergleichweise weniger Energie
absorbiert wird. Durch die Vergrößerung der Schließkraft des Ventilkörpers steht
der dünneren Dämpfungsflüssigkeit zwar nur ein geringerer Durch trittsquerschnitt
zur Verfügung, jedoch sind die Strömungsverhältnisse wegen der geringeren Viskosität
der Dämpfungsflüssigkeit nunmehr so, daß dieselbe Dämpfungskraft erzeugt wird. Die
Beaufschlagung des Ventilkörpers durch das Dehnungsorgan ermöglicht eine einfache
konstruktive Ausbildung des Aufpralldämpfers.
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In einigen Fällen ist es vorteilhaft, daß der Ventilkörper von einer
Zusatzfeder beaufschlagt ist, die mit dem Dehnungsorgan in Reihe oder parallel geschaltet
ist. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Kompensationsbedarf anders
verläuft, als die Gasausdehnung, die sich proportional dem Gefälle der absoluten
Temperatur gemäß der Formel P1 : P2 = T1 : T2 verhält.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist das Dehnungsorgan ein im Rohr angeordneter
Gasraum, der von einem abgedichtet im Rohr beweglichen Trennkolben begrenzt wird,
welcher den Ventilkörper trägt, und/oder die Zusatzfeder ist im Gasraum angeordnet
und beaufschlagt den Trennkolben und/oder die Zusatz feder ist zwischen Trennkolben
und Ventilkörper angeordnet. Falls der Trennkolben mit dem Ventilkörper baulich
vereinigt ist, ergibt sich eine besonders einfache
Ausführungsform,
ebenso, wenn der Gasraum ohne Zusatzfeder vorhanden ist und derart die Federbelastung
des Ventilkörpers und zugleich auch die Temperaturkompensation leistet.
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Bei einem Aufpralldämpfer, bei dem der Verdrängerkolben ebenfalls
ein Rohr ist, und die beiden teleskopierenden Rohre von einem elastischen, mit seinen
Enden auf den äußeren Rohrmantelflächen festgespannten Balg umhüllt sind, der durch
die Ventilöffnung verdrängte Dämpfungsflüssigkeit aufzunehmen und nach Beendigung
des Einfahrens der teleskopierenden Rohre in letztere zurückzudrücken vermag, ist
es. vorteilhaft, daß zwischen Trennkolben und einer in das Innenrohr eingesetzten,
die Ventilöffnung aufweisenden Ventilplatte eine strömungsmäßige Verbindung zwischen
der Ventilöffnung und dem vom elastischen Balg umschlossenen Innenraum vorhanden
ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Dehnungsorgan
als die Federbelastung des Ventilkörpers beinflussender fester Körper ausgebildet.
Feder und Dehnungsorgan können in Reihe geschaltet werden, so daß sich eine baulich
einfache Anordnung ergibt. Zweckmäßigerweise ist der feste Körper eine Bimetall-Scheibe
und/oder ein aus einem Werkstoff mit hoher Wärmedehnung bestehender Formring, der
gemeinsam mit dem als axial beweglicher Teller ausgebildeten Ventilkörper und diesen
an die Ventilplatte pressenden Tellerfedern an der Ventilplatte befestigt ist.
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Es wird so eine Baueinheit gebildet, die fertigungsmäßig mit geringem
Aufwand herzustellen ist und leicht auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden
kann.
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In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen: ,
Fig. 11einen Längsschnitt durch einen Aufpralldämpfer
mit zwei teleskopierenden, außen von einem elastischen Balg umhüllten Rohren, von
denen das Innenrohr. ein Drosselventil mit gasfederbelastetem Ventilkörper besitzt,
Fig. 2, 3 Längsschnitte durch dem in Fig. 1 dargestellten Aufpralldämpfer ähnliche
Aufpralldämpfer, deren Innenrohr ein zusätzliches Führungsrohr für den Ventilkörper
aufweist, der in unterschiedlicher Weise axial beweglich und von einer Druckfeder
beaufschlagt ist, Fig.4einen Längsschnitt durch einen dem in Fig. 1 dargestellten
Aufpralldämpfer ählichen Aufpralldämpfer, bei dem zwischen einer Gas feder und dem
Ventilkörper eine Zusatzfeder vorhanden ist, und Fig.5,6 Längsschnitte durch mit
Tellerfedern bestückte Drosselventile, die feste Körper als Dehnungsorgane aufweisen.
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Der in Fig. 1 dargestellte Aufpralldämpfer besitzt zwei teleskopierende
Rohre-10,11, die außen von einem elastischen Balg 12 umhüllt sind. Spannringe 13
klemmen seine Enden auf der äußeren Mantelfläche des Innenrohres und auf der äußeren
Mantelfläche des Außenrohres fest, so daß der vom Balg 12 umschlossene Raum 14 leckfrei
abgedichtet ist. Dieser und der Innenraum 15 sind mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt.
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Im Innenrohr 10 ist eine Ventilplatte 16 angeordnet, deren Ventilöffnung
17. von einemVentilkörper 18 verschlossen wird.
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Die Schließkraft wird durch den Gasraum 19. erzielt, die über den
Trennkolben 20 auf den Ventilkörper 18 drückt.
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Der Trennkolben ist axial verschieblich und trägt in einer Nut seines
Außenumfangs einen Dichtring 21, der den Gasraum 19 gegen den Zwischenraum 22 zwischen
Ventilplatte und Trennkolben abdichtet. Dieser Zwischenraum steht über Öffnungen
22' mit dem Raum 14 in Verbindung. In der Ventilplatte 16 ist ein Rückschlagventil
23 angeordnet, das vom Zwischenraum 22 in den Innenraum 15 durchströmt werden kann.
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Bei einem Aufprall wird der Druck im Innenraum 15 so groß, daß die
Schließkraft des Ventilkörpers 18 überwunden und die Ventilöffnung 17 zumindest
teilweise freigegeben wird. Die Dämpfungsflüssigkeit strömt aus dem Innenraum 15
über die VentiBffnung 17, den Zwischenraum 22 und die Öffnungen 22' in den vom elastischen
Balg 12 umhüllten Raum 14. Die Rohre 10, 11 teleskopieren solange, wie der Druck
im Innenraum 15 groß genug ist, um den Ventilkörper- 18 bzw. den Trennkolben 20
entgegen dem im Gasraum 19 herrschenden Druck nach links zu verschieben.
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Danach ist die Energie des Aufpralls absorbiert und das Ventil 16
bis 18 ist wieder geschlossen. Nach Beendigung des Einfahrens der Rohre wird die
im Raum- 14 enthaltene Dämpfungsflüssigkeit durch den elastischen Balg 12 wieder
in den Innenraum 15 zurückgedrückt. Dieser vermag die erforderlichen Rückstellkräfte
aufzubringen,. durch die auch das Rückschlagventil 23 geöffnet wird.
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Durch die temperaturbedingte Ausdehnungdes Gases wird bei Temperaturanstieg
eine höhere Schließkraft erreicht
und so dem Einfluß der Viskosität
der Dämpfungsflüssigkeit entgegengewirkt, die bei Temperaturanstieg abnimmt, so-daß
die -Dämpfungsflüssigkeitgeneigt ist, in Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen
eine geringere Dämpfungskraft zu erzeugen. Im umgekehrten Fall, also bei Temperaturabfall,
verringert sich das Volumen des Gasraums und bewirkt eine Verringerung der Ventilschließkraft
und somit einen Ausgleich für die größere Steifigkeit der Dämpfungsflüssigkeit.
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Gemäß Fig. 2 ist die Ventilplatte 16' am inneren Ende des Innenrohres
10 angeordnet. Die insbesondere dichte Befestigung der Ventilplatte kann hier einfacher
vorgenommen werden. Die außenendseitige Stirnwand 10' des. Innenrohres 10 trägt
ein Führungsrohr 24, das bis in die Nähe der Ventilplatte. 16' reicht. In ihm ist
-eine-Druckfeder 25 angeordnet, die vom Führungsrohr gegen Ausknicken abgestützt
wird und gegen den Trennkolben.20' drückt,. der den als Kegel ausgebildeten Ventilkörper
18 trägt. Dieser verschließt die Ventilöffnung 17 mit einer Schließkraft, die in
erster Linie durch die Druckkraft der Feder 25 bestimmt wird.
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Das Führungsrohr 24 ist mit Gas gefüllt, wobei der Gasdruck so. eingestellt
ist, daß er den Kompensationsbedarf an Schließkraft aufzubringen vermag. Während
also die temperaturunabhängig wirkende Druckfeder 25 der Grundeinstellung des Ventils
dient,. vermag die temperaturabhängig wirkende Gasfeder. den Kompensationsbedarf
an Schließkraft bei Temperaturschwánkungen zu liefern, da sich ihr Druck umgekehrt
propor- -tional zur absoluten Temperatur verhält. Druck- und Gasfeder
ermöglichen
eine bessere Einstellung der bei Viskositätsänderungen erforderlichen Kompensations-
bzw. Schließkraftänderung.
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Der in Fig. 3 dargestellte Trennkolben -20'' trägt ebenfalls den
Ventilkörper 18, ist jedoch ringsum einvulkanisiert, wobei die Vulkanisationsschicht
26 eine völlig gasdichte Trennungsschicht zwischen dem Innenraum 24' des Führungsrohres
24 und dem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten, verbleibenden Raum des Innenrohres
10 bildet.
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Die Zusatzfeder ist hier, im Gegensatz zu der Zusatzfeder in Fig.
2, außerhalb des Führungsrohres angebracht. Sie drückt mit ihrem den Ventilkörper
18 benachbarten Ende auf die Stützplatte 18' dieses Ventilkörpers und ist damit
der aus dem Gasraum 24' herrührenden Federkraft parallel geschaltet.
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Der in Fig. 4 dargestellte Aufpralldämpfer entspricht dem in Fig.
1 dargestellten Aufpralldämpfer mit dem Unterschied, daß Trennkolben 20 und Ventilkörper
18 keine Baueinheit mehr bilden, sondern in Längsrichtung relativ zueinander beweglich
sind. Zwischen beiden ist die Zusatzfeder 25' angeordnet amTrennkolben 20 und andererseits
an der Stützplatte 18' des Ventilkörpers abstützt. Hier sind die Gasfeder und die
Zusatzfeder in Reihe geschaltet.
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Bei allen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 ist der Strömungsweg
von der Ventilöffnung 17 bis in den vom
elastischen Balg 12 umschlossenen
Raum 14 so ausgebildet, daß keine wesentlichen Strömungsverluste auftreten.
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Das in Fig. S;dargestellte Innenrohr 10 mit seinen Durchtrittsöffnungen
22' zum vom elastischen Balg umschlossenen Raum 14 besitzt eine Ventilplatte 16"
mit mehreren Ventilöffnungen 17', die von dem Ventilkörper 27 abgedeckt sind. Dieser
Ventilkörper ist ein ringförmiger Teller, der von den Tellerfedern 28 beaufschlagt
wird, die -sich an ihm abstützen. Andererseits stützen sich die Tellerfedern 28
am Druckring 29 ab, der im Topf 31 axial beweglich ist und diesen verschließt. Topf
31 und Druckring 29 umschließen den Formring 30. Dieser als Dehnungsorgan ausgebildete
feste Körper, der Druckring 29, die Tellerfedern 28 und der Teller 27 sind axial
auf der Abstandsspannhülse 32 beweglich, die sich unten an der Ventilplatte 16"
und oben am Boden des Topfes 31 abstützt. Die Abstandsspannhülse hält Topf 31 und
Ventilplatte 16'' auf Distanz, wobei der Topf 31, der Formring 30, der Druckring
29, die Tellerfedern 28 und der Teller 27 mit dem die Abstandsspannhülse durchsetzenden
Schraubenbolzen 33 und der Schraubenmutter 34 an der Ventilplatte festgespannt sind.
Da sich der Formring 30 nur in axialer Richtung ausdehnen kann und dabei der Federweg
der Tellerfedern 28 verkürzt wird, verstärkt sich bzw. verringert sich dementsprechend
die Anpreßkraft auf den Teller 27 bzw.
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die Schließkraft des Ventils.
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Die in Fig. 5 dargestellte ähnliche Konstruktion besitzt eine Bimetall-Scheibe
35 als Dehnungsorgan. Sie ist zwischen
den Scheiben 36 eingespannt,
von denen sich die obere an der feststehenden Mutter 34 und die untere an den Tellerfedern
28 abstützt. Die Bimetall-Feder ist so ausgelegt, daß sie bei Temperaturanstieg
zunehmend auf die Tellerfedern drückt und so die Schließkraft des Ventilkörpers
erhöht.