DE2658986C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung mit einem Gehäuse mit einer mit einer Flüssigkeit gefüllten Kammer, in der ein Rotor mit wenigstens einem Flügel drehbar gelagert ist, mit einer gedrosselten Strömungsver­ bindung für die Flüssigkeit zwischen den entgegengesetzten Seiten des Flügels, wobei der Rotor eine Hohlnabe aufweist, die einen Innenraum umschließt, der ein Reservoir für die Flüssigkeit ausbildet, ferner mit einer Verbindungs­ leitung, die einen verhältnismäßig ungestörten Flüssigkeits­ strom vom Vorratsraum durch den Rotor in einen Bereich der Kammer gestattet, in der der Druck verringert ist.

Eine solche Dämpfungseinrichtung beschreibt die FR-PS 8 57 526. Bei ihr ist außerdem eine ventilgesteuerte Verbindungsleitung vorgesehen, die bei einem vorbestimmten Druckabfall in der Kammer relativ zum Umgebungsdruck geöffnet ist und die Verbindungsleitung mündet direkt in den Vorratsraum ein.

Bei dieser bekannten Dämpfungseinrichtung sind keine Maßnahmen vorgesehen, um den Innenraum des Reservoirs abzudichten. Es muß dort daher mit Leckagen gerechnet werden.

Die DE-AS 11 50 289 beschreibt einen Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge, wobei eine Dichtungsmanschette vorgesehen ist, die auf einer Seite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, während auf ihrer anderen Seite Betriebsmitteldruck herrscht.

Ausgehend von einer Dämpfungseinrichtung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszugestalten, daß bei einseitig oder beidseitig arbeitendem Betrieb des Rotors sowohl der Innenraum dichtend abgeschlossen wird, wie auch im Betrieb die Ausbildung von Gasblasen in der Flüssigkeit, bedingt durch einen plötz­ lichen Druckabfall, weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine biegsame Dichtungsmanschette zwischen dem Gehäuse und dem Rotor vorgesehen ist, die wenigstens teilweise in der Hohlnabe liegt und eine radial innere Wand des Vorratsraums ausbildet.

Die Dichtungsmanschette übernimmt somit eine Doppelfunktion. Zum einen dichtet sie den Innenraum ab, ohne daß hierzu beispielsweise gleitende Kolbendichtungen verwendet werden müßten, die einer relativ starken Abnutzung unterliegen würden und wobei es schon nach einer verhältnismäßig kurzen Betriebsdauer zu Lecks kommen kann. Die erfindungs­ gemäße Abdichtung zeichnet sich daher auch durch eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb, verbunden mit einer hohen Lebensdauer aus. Zum anderen wird durch die angegebenen Maßnahmen ein unmittelbares Ansprechen der Dämpfungsein­ richtung auf einen plötzlichen Druckabfall ermöglicht, so daß die Ausbildung von Gasblasen oder Leerräumen in der Flüssigkeit vermieden wird. Solche Gasblasen ver­ schlechtern fühlbar die Betriebseigenschaften einer solchen Dämpfungseinrichtung. Insbesondere können sie im Betrieb zu stoßartigen Bewegungen führen und bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung der Dämpfungseinrichtung kann ein toter Weg auftreten. Auch diese Nachteile werden, wie erwähnt, durch die angegebenen Maßnahmen vermieden.

Bevorzugt wird es, wenn die Dichtungsmanschette dem Um­ gebungsdruck ausgesetzt ist.

Außerdem wird es bevorzugt, wenn die Verbindungsleitung an der radial äußeren Seite der Dichtungsmanschette einmündet.

Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Flügel des Rotors ein Durchgang ausgebildet ist, der die einander entgegengesetzten Seiten des Flügels miteinander und mit dem Vorratsraum verbindet, und daß in den Durchgang wenigstens ein federbelastetes Ventil eingesetzt ist, das schließt, wenn an seiner Seite ein Überdruck herrscht und öffnet, wenn an seiner Seite ein Unterdruck herrscht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 - eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer zweiseitig arbeitenden Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 - einen Längsschnitt durch die Dämpfungsein­ richtung nach Fig. 1;

Fig. 3 - den Rotor einer anderen Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung, die einseitig arbeitet;

Fig. 4 - einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 3;

Fig. 5 - einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Dämpfungseinrichtung enthält ein hohles zweistückiges Gehäuse 2 mit einem Rotor 4, der in Lagern 6 und 8 an einer Welle 10 schwenkbar ge­ lagert ist, an der der Rotor mittels eines kerbverzahnten Teils 12 befestigt ist. Der Rotor enthält eine Hohlnabe 14, die sich eng an innere bogenförmige Flächen von im Gehäuse befestigten Elemenen 16 anpaßt, um auf diese Weise zwei diametral entgegengesetzte, sektorförmige Kammern 18 auszubilden, in denen je ein Flügel 20 des Rotors hin­ sichtlich seiner Winkelstellung beim Drehen des Rotors verlagerbar ist.

Das Gehäuse ist durch eine Füllöffnung, die mittels einer Schraube 22 verschließbar ist, mit einer Dämpfungsflüssig­ keit gefüllt. Die Flüssigkeit ist im Gehäuse durch einen O-Ring 24 zwischen zwei Spritzgußteilen des Gehäuses und durch eine torsionsflexible Dichtungsmanschette 26 abge­ dichtet, die an einem Ende mittels einer ersten Ring­ bandfeder 28 gegen ein hohles Drucklager 30 des Gehäuses und am anderen Ende mittels einer zweiten Ringbandfeder 32 gegen die Welle 10 befestigt ist, auf der der Rotor 4 festsitzt.

Im Betrieb ermöglicht das Vorhandensein einer schmalen Öffnung 34 (am besten aus Fig. 2 entnehmbar) zwischen den Kanten der einzelnen Flügel und benachbarten Wänden der Kammer beim Drehen des Rotors im Gehäuse einen be­ schränkten Medienstrom zwischen den Räumen auf entgegen­ gesetzten Seiten der einzelnen Flügel, wobei der Widerstand des Mediums gegen diese Verlagerung den Dämpfungseffekt bewirkt. Es sei bemerkt, daß Temperaturänderungen relative Volumenänderungen zwischen der Kammer und der Flüssigkeit hervorrufen können. Der ringförmige Vorratsraum 36 zwischen der Hohlnabe 14 des Rotors und der elastischen Dichtungs­ manschette 26 erzeugt ein variables Volumenreservoir (wobei die Innenfläche der Dichtungsmanschette über das Lager 8 Umgebungs- oder Atmosphärendruck ausgesetzt ist), das sich Änderungen des Flüssigkeitsvolumens anpaßt.

Die Dichtungsmanschette ist in der Stellung maximaler Verlagerung dargestellt, wobei sie über ihre gesamte Länge an Packringe 38 anliegt. Bei relativ niedrigen Temperaturen wird jedoch die Dichtungsmanschette durch den Atmosphärendruck elastisch von den Packringen 38 weggeführt. Die thermische Ausdehnung der Flüssigkeit relativ zum Kammervolumen veranlaßt dann einen Teil der Flüssigkeit durch eine Öffnung 40 zwischen der Endwand des Gehäuses und der Spitze des Rotors in den Vorrats­ raum 36 zu entweichen.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Strömungsweg durch die Öffnung 40 in den Vorratsraum 36 notwendigerweise sehr beschränkt ist, um die durch Verlagerung der Flügel er­ zielte Dämpfungswirkung nicht zu reduzieren. Diese Öffnung 40 besitzt keinen oder nur einen geringen Einfluß auf Änderungen, die innerhalb der Kammer auftreten können, wenn der Rotor unter einem großen Drehmoment gedreht wird, da dann ein entsprechender sehr starker Druckabfall in den expandierenden Räumen hinter den Flügeln in den ent­ sprechenden Kammern erzeugt wird.

Die Entwicklung nachteiliger Gasblasen in der Flüssigkeit bei Unterdruck wird dadurch vermieden, daß ein freier Strömungsweg vom inneren ringförmigen Vorratsraum 36 in den expandierenden Raum hinter der Rückseite der einzelnen sich drehenden Flügel vorgesehen ist, sobald ein be­ stimmter Druckabfall in diesem Raum erfolgt ist. Zu diesem Zweck besitzt jeder Flügel einen Durchgang 44 zwischen seinen sich gegenüberliegenden Flächen mit einer spalt­ artigen Öffnung 46 durch die Nabe, die den ringförmigen Vorratsraum 36 mit dem Durchgang 44 verbindet. Ferner sind entsprechende rückflußfreie Ventile 48 in dem Durchgang auf entgegengesetzten Seiten der Öffnung 46 vorgesehen. Die in jedem Flügel enthaltenen Ventile besitzen die Form zweier abgestumpfter Kegelkörper, die zueinander entgegen­ gesetzt angeordnet sind, und die gegen einen an die Öffnung 46 angrenzenden Sitz mittels einer Feder 52 gedrängt werden. Die beiden Federn werden durch ein gemeinsames Band 54 zusammengedrückt, wobei sich das Band 54 durch die Federn und ihre Ventilkörper erstreckt und Endscheiben 56 aufnimmt, die an den äußeren Enden der Federn sitzen.

Die Ventile verhindern jeglichen Fluß von einem Bereich höheren Drucks auf einer beliebigen Seite der Flügel in den ringförmigen Vorratsraum 36, wobei sie durch einen positiven Mediendruck, der mit der Federkraft wirkt, noch fester auf ihre Sitze gedrückt werden. Sind die Ventile dagegen einem negativen Druck in den ihnen zugeordneten Kammerbereichen ausgesetzt, so heben die Ventile gegen die Federkraft ab und ermöglichen einen freien Flüssigkeits­ fluß aus dem ringförmigen Raum 36 in jene Bereiche. Auf diese Weise läßt sich die Bildung von Unterdruck und die daraus herrührende Ausbildung von Gasblasen verhindern.

Die spaltförmige Öffnung 46 zwischen dem ringförmigen Vorratsraum 36 und den einzelnen Ventildurchgängen 44 besitzt einen Querschnitt, der groß genug ist, um jedwede Drosselung des Flusses zu verhindern, der durch die relativ weiten Ventildurchgänge hindurchfließen kann. Bei Anwendung eines Spritzguß- oder eines Gießverfahrens lassen sich die Schlitze vorteilhaft einstückig in einem Hauptteil des Rotors, der die Durchgänge 44 enthält, ausbilden, sofern sich die Schlitze offen bis zu einem Ende des Rotors, bis in dessen Nabe erstrecken. Die Öffnungen der Schlitze am Ende des Hauptteils des Rotors werden dann mittels eines Hilfsfüllglieds 62 geschlossen, das einen inneren Kreisring 64 und integral ansetzende und diametral entgegengesetzte Arme 66 enthält, die eng in eine ergänzen­ de Ausnehmung im genannten Ende des Rotors enthalten ist. Das Füllglied 62 läßt sich selbst als Spritzguß- oder Gußteil ausbilden.

Die Fig. 3 und 5 zeigen eine einseitig arbeitende Dämpfungseinrichtung, d. h. in der die Dämpfungsfunktion nur in einer Drehrichtung gefordert wird. Abgesehen vom Rotor und den zugehörigen Ventilen kann die Dämpfungs­ einrichtung im wesentlichen denselben Aufbau wie die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Dämpfungseinrichtung besitzen. Ein in den Fig. 3-5 gezeigter Rorot 70 besitzt eine Hohlnabe 72, die derjenigen des ersten Ausführungsbei­ spiels ähnlich ist, mit einem ähnlichen kerbverzahnten Teil 74 zur Befestigung des Rotors auf der Rotorwelle und ein Füllglied 76, das in das Gehäuse paßt.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Drehmoment nur in einer Richtung wirkt, ist an jedem Flügel nur eine Seite 78 vorhanden, an der ein geringer Druck herrscht, und deren zugehöriger Kammerraum über einen Schlitz 80 in eine freie Verbindung mit dem inneren ringförmigen Raum ge­ bracht werden muß. Ein Durchgang 82 mit kreisförmigem Querschnitt durch jeden Flügel kann daher durch einen Ventilkörper 84 in Form eines abgestumpften Kegels ge­ schlossen werden, der gleitbar auf einer Spindel 86 sitzt, die ein gekröpftes Ende 88 besitzt, das mittels einer Schraube 90 am Flügel neben dem Durchgang befestigt ist. Liegt der Ventilkörper am Sitz an, vergleiche Fig. 4, so ist eine Seite des Flügels vom Spalt 80 abgeschnitten, während die Seite 78 in freier Verbindung mit dem Spalt steht, wodurch Flüssigkeit aus dem inneren ringförmigen Raum gemäß dem Druckabfall auf jener Seite des Flügels hrausgesogen werden kann. Bei Umkehr der Drehbewegung in die nicht wirkende Rückkehrrichtung kann der Ventil­ körper aufgrund der veränderten Druckverteilung von seinem Sitz abgehoben werden, wodurch dann ein freier Fluß zwischen den entgegengesetzten Seiten des Flügels stattfindet. Die diametral entgegengesetzten Ventile blicken in entgegengesetzte Richtungen, so daß beide Ventile während der wirksamen Drehung auf ihre Sitze gedrückt werden.

Es sei bemerkt, daß in beiden dargestellten Ausführungsbei­ spielen ein Kanal für freien Fluß vorgesehen ist, um eine im wesentlichen sofort einsetzende Flüssigkeits­ versorgung mit einer solchen Geschwindigkeit vorzusehen, die ausreicht, jeden unerwünschten Druckabfall zu verhindern, wobei die entsprechende Bauteileanordnung durch die Dicke der Flügel begrenzt ist. Die geforderte Funktion wird dabei unabhängig von der Stellung des Rotors innerhalb seines Bewegungsbereiches erzielt, und ohne diesen Bewegungs­ bereich zu begrenzen.

Es läßt sich der ringförmige Raum, der ein Reservoir für die Dämpfungsflüssigkeit darstellt, als Teil eines größeren Volumenreservoirs oder als eines von mehreren Reservoirs ausbilden.

Claims (4)

1. Dämpfungseinrichtung mit einem Gehäuse mit einer mit einer Flüssigkeit gefüllten Kammer, in der ein Rotor mit wenigstens einem Flügel drehbar gelagert ist, mit einer gedrosselten Strömungsverbindung für die Flüssigkeit zwischen den entgegengesetzten Seiten des Flügels, wobei der Rotor eine Hohlnabe aufweist, die einen Innenraum umschließt, der ein Reservoir für die Flüssigkeit ausbildet, ferner mit einer Verbindungs­ leitung, die einen verhältnismäßig ungestörten Flüssig­ keitsstrom vom Vorratsraum durch den Rotor in einen Be­ reich der Kammer gestattet, in dem der Druck verringert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine biegsame Dichtungsmanschette (26) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Rotor (4) vorgesehen ist, die wenigstens teilweise in der Hohlnabe (14, 72) liegt und eine radial innere Wand des Vorratsraums (36) ausbildet.

2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 mit einer ventil­ gesteuerten Verbindungsleitung, die bei einem vorbe­ stimmten Druckabfall in der Kammer relativ zum Umgebungs­ druck geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (26) zum Umgebungsdruck ausgesetzt ist.

3. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungsleitung direkt in den Vorrats­ raum einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (46, 80) an der radial äußeren Seite der Dichtungsmanschette (26) einmündet.

4. Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Flügel (20) des Rotors (4) ein Durchgang (44, 46; 82) ausgebildet ist, der die einander entgegenge­ setzten Seiten des Flügels (20) miteinander und mit dem Vorratsraum (36) verbindet, und daß in den Durchgang wenigstens ein federbelastetes Ventil (48; 84) eingesetzt ist, das schließt, wenn an seiner Seite ein Überdruck herrscht und öffnet, wenn an seiner Seite ein Unterdruck herrscht.