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Hydraulischer Teleskopdämpfer mit gummielastischen Ausgleichs-
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element, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf einen hydraulischen Teleskopdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem
in einem eine Flüssigkeitsfüllung enthaltenden Arbeitszylinder mit einer bodenseitigen
und einer deckelseitigen Abschlußwand ein gummielastisches Ausgleichselement angeordnet
ist und die Volumenverdrängungen einer aus der deckelzeitigen Abschlußwand herausgeführten
Kolbenstange ausgleicht.
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Bei dem aus der GB PS 748 469 bekannten Dämpfer dieser Art ist ein
das Ausgleichselement bildender, mit einer Umhüllung versehener Zellkörper im Bereich
der bodenseitigen Abschlußwand gehaltert oder in einem besonderen, von dem Arbeitszylinder
abgeteiltem Raum angeordnet. In nachteiliger Weise erfordern die Halterung des Ausgleichselement
und die Anordnung eines besonderen Raumes einen Aufwand, der über einen Verschluß
eines Arbeitszylinders durch eine einfache Abschlußwand hinausgeht.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, einen Dämpfer der eingangs
beschriebenen Art mit einem einfachen und billigen Ausgleichselement zu schaffen,
dessen Einbau ohne besondere und aufwendige Mittel für eine Halterung im Bereich
einer der Abschlußwände möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 genannten Maßnahmen gelöst.
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In einfacher Weise kann so für das Ausgleichselement eine von einem
endlosen Schlauch abgeschnittene Hülse verwendet werden, die im Arbeitszylinder
zur Anlage an eine Abschlußwand gebracht wird und deren Hohlraum durch die starre
Scheibe gegenüber der Flüssigkeitsfüllung abgeschlossen ist, wobei das Ausgleichselement
in vorteilhafter Weise keine besonderen Mittel für eine Halterung benötigt.
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Zweckmäßig enthält der Arbeitszylinder eine so große Flüssigkeitsmenge,
daß die Flüssigkeitsfüllung bei allen Betriebszuständen, auch bei ganz ausgezogener
Kolbenstange unter Druck steht und demgemäß das Ausgleichselement stets eine Vorspannung
aufweist und nicht durch Unterdruck im Arbeitszylinder die Scheibe von der Hülse
oder das Ausgleichselement in seiner Gesamtheit von der Abschlußwand abgehoben werden
können. Ein unerwünschtes Abheben dieser Teile kann auch dadurch ausgeschlossen
werden, daß die Scheibe durch eine sich an einer starren oder bewegten Zwischenwand
des Arbeitszylinders abstützende Schraubenfeder federbelastet ist, wobei der Arbeitszylinder
drucklos sein kann.
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Die Hülse kann innen und außen glatt ausgebildet sein. Wenn bei einer
Verwendung des Dämpfers, beispielsweise als Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeugachsen,
das Ausgleichselement schnellen Bewegungen der Kolbenstange folgen muß, ist es zweckmäßig,
die Hülse mit Spiel gegenüber dem Arbeitszylinder einzubauen, um eine freie Beweglichkeit
der Hülse und eindeutige Druckverhältnisse am Aussenumfang der Hülse, insbesondere
im Bereich der jeweiligen Abschlußwand zu schaffen, wobei dies durch Längsrippen
oder schraubenförmige Rippen am Außenmantel der Hülse unterstützt werden kann. Bei
einer dickwandigen Ausbildung der Hülse läßt sich eine ausreichende Formhaltbarkeit
und die jeweils erforderliche Rückstellkraft des Ausgleichselements realisieren.
Eine dünnwandige Hülse kann an ihren offenen Stirnseiten flanschartige Vorsprünge
aufweisen, zwischen denen eine unter Vorspannung stehende Schraubenfeder angeordnet
ist, um auf diese Weise die dünnwandige Hülse zu stützen und zugleich die Rückstelikraft
des Ausgleichselements durch die Federkraft der Schraubenfeder zu erhöhen. Eine
erhöhte Rückstellkraft läßt sich auch dadurch erreichen, daß bei nach innen weisenden
Vorsprüngen ein zwischen den Vorsprüngen gebildeter und durch federbelastete Ventilplatten
abgeschlossener Hohlraum mit höherem als atmosphärischem Druck gefüllt wird.
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Bei einem deckelseitig angeordneten und von der Kolbenstange durchdrungenen
Ausgleichselement wird die Durchdringungsstelle der starren Scheibe zweckmäßig mittels
eines in der Scheibe gehalterten Dichtrings gedichtet, wobei der Dichtring in einfacher
Weise zugleich die Kolbenstangendichtung des Dämpfers in seiner Gesamtfunktion bilden
kann. Die deckelseitige Anordnung des Ausgleichselements eignet sich beispielsweise
bei einem eine Stoßstange eines Kraftfahrzeugs gegenüber dem Fahrzeug abstützenden
Pralidämpfer, wenn der Prallstoß im wesentlichen durch einen sich im bodenseitigen
Arbeitsraum des Dämpfers aufbauenden Druck abgefangen wird.
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In der einfachsten Ausbildung ist die starre Scheibe im Arbeits-'
zylinder frei beweglich und ihr Hub nicht begrenzt. Es kann auch zweckmäßig sein,
den Hub der Scheibe so zu begrenzen, daß im hubbegrenzten Zustand eine Mindestvorspannung
der Hülse erhalten bleibt und der Arbeitszylinder drucklos sein kann. Eine Hubbegrenzung
ist durch Anordnung von Vorsprüngen im Arbeitszylinder oder durch Anordnung eines
aus der Abschlußwand herausgeführten, mit der Scheibe verbundenen Stiftes möglich.
Dabei kann die Scheibe mittels einer besonderen Arretierung, die beispielsweise
an dem herausgeführten Stift angebracht ist, auch mehr vorgespannt werden, als der
Länge des Ausgleichselements bei voll ausgezogener Kolbenstange und der festgelegten
Flüssigkeitsmenge entspricht. In der so arretierten Stellung des Ausgleichselements
kann beim Zusammenbau des Dämpfers die Flüssigkeit ohne Druck eingefüllt und der
Dämpfer verschlossen werden, wobei im Arbeitszylinder ein kleiner, nicht mit Flüssigkeit
gefüllter Hohlraum vorhanden sein kann. Erst, wenn die Arretierung gelöst wird,
kann sich das Ausgleichselement ausdehnen, die Flüssigkeit im Arbeitszylinder unter
Druck setzen, und ist der Dämpfer betriebsbereit, wobei das in dem genannten Hohlraum
gebliebene Gas in der Flüssigkeit gelöst wird.
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Bemerkt sei, daß die Abschlußwand, an der sich das Ausgleichselement
abstützt, offen sein kann. Eine bodenseitige Abschlußwand kann durch eine einfache
Umbördelung eines den Arbeitszylinder bildenden Rohres geschaffen werden. Dies ist
insbesondere dann ausreichend, wenn der Einbau des Dämpfers bodenseitig keine besonderen
Befestigungsteile erfordert, beispielsweise, wenn der Dämpfer als austauschbarer
Dämpfereinsatz in einem besonderen Dämpfergehäuse verwendet wird.
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Wenn die Scheibe mit der Hülse durch Vulkanisation oder andere Mittel
haftend verbunden wird, um so die Scheibe gegen ein Lösen von der Hülse zu sichern,
wird der Rahmen der Erfindung nicht verlassen.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Dämpfern mit Ausgleichselementen
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Dämpfer mit einem von einer
dickwandigen Hülse gebildeten bodenseitigen Ausgleichselement, Fig. 2 ein dickwandiges
Ausgleichselement in einem durch Flüssigkeitsdruck verformten Zustand, Fig. 3 einen
Dämpfer mit einem bodenseitigen Ausgleichselement, das durch eine von einer Schraubenfeder
gestützten dünnwandige Hülse gebildet ist, Fig. 4 einen Dämpfer mit einem Ausgleichselement,
das einen mit Druckgas gefüllten Hohlraum aufweist, Fig. 5 einen Dämpfer mit einem
deckelseitigen Ausgleichselement, Fig. 6 einen Ausschnitt eines Dämpfers mit einem
Ausgleichselement, dessen Hub durch Vorsprünge des Arbeitszylinders begrenzt ist,
Fig.
7 einen Ausschnitt eines Dämpfers, mit einem Ausgleichselement, dessen Hub mittels
eines aus einer Abschlußwand herausgeführten Stiftes begrenzt ist, Fig. 8 einen
Ausschnitt eines Dämpfers mit einem herausgeführten Stift anderer Art.
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Der Dämpfer nach Fig. 1 weist einen mit einer Flüssigkeitsfüllung
versehenen Arbeitszylinder 1 mit einer durch eine Bördelung des Arbeitszylinders
1 gebildeten bodenseitigen Abschlußwand 2 und einer durch eine Sicke 5 des Arbeitszylinders
1 gehaltenen deckelseitigen Abschlußwand 3 auf, in der eine nach außen geführte
Kolbenstange 4 gelagert ist. Ein an der deckelseitigen Abschlußwand 3 anliegender
und durch Überdruck im Arbeitszylinder 1 gehaltener Nutring 6 dichtet die Kolbenstange
4 nach außen ab. Ein an der Kolbenstange 4 befestigter, in dem Arbeitszylinder 1
verschieblich geführter und mit Drosselventilen für beide Strömungsrichtungen bestückter
Arbeitskolben 7 teilt den Arbeitszylinder 1 in einen bodenseitigen Arbeitsraum 8
und einen deckelseitigen Arbeitsraum 9. Im bodenseitigen Arbeitsraum 8 ist ein Ausgleichselement
10 durch eine auf beiden Stirnseiten offene dickwandige Hülse 11 und eine auf deren
der Flüssigkeitsfüllung zugewandten Stirnseite 16 aufliegende starre Scheibe 12
aus Metall oder einem anderen harten Werkstoff gebildet, wobei die andere Stirnseite
17 der Hülse 11 an der bodenseitigen Abschlußwand 2 anliegt. Die Hülse 11 ist innen
und außen glatt und kann aus einem endlosen Schlauch abgestochen sein. Ihr Hohlraum
13 ist über eine Öffnung 14 der Abschlußwand 2 mit der Atmosphäre verbunden. Die
Kolbenstange 4 ist mit einem Gewindeende 41 versehen. Das bodenseitige Ende des
Arbeitszylinders 1 ist mit einem eine Kugel 43 aufweisenden Befestigungsteil 42
verschweißt. Das Gewindeende 41 und die Kugel 43 dienen zur Verbindung des Dämpfers
mit gegeneinander abzudämpfenden Bauteilen eines Krafffahrzeugs.
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Durch eine entsprechende Vorspannung der Hülse 11 ist dem im Arbeitszylinder
1 herrschenden Überdruck das Gleichgewicht gehalten, der die Scheibe 12 fest und
dicht gegen die Stirnseite 16 und die Stirnseite 17 fest und dicht gegen die Abschlußwand
2 presst, wobei eine konische Ausbildung der Stirnseiten 16 und 17 die Dichtheit
erhöht. Die Hülse 11 und die Scheibe 12 weisen gegenüber dem Arbeitszylinder 1 ein
Spiel 15 auf, so daß das Ausgleichselement 10 frei von Reibungskräften an der Wand
des Arbeitszylinders 1 die Volumenverdrängungen der Kolbenstange 4 beim Betrieb
des Dämpfers ausgleichen kann und in der Umgebung der Hülse 11 eindeutige Druckverhältnisse
vorliegen. Damit auch bei einem eventuell möglichen Anliegen der Außenwand der Hülse
11 am Arbeitszylinder 1 der Druck des Arbeitszylinders 1 sich in den Bereich der
Stirnfläche 17 fortpflanzt, kann der Außenmantel der Hülse 11 mit angedeuteten schraubenförmigen
Rippen 18 versehen sein, die Nuten 19 zur Verbindung der Stirnseite 17 mit dem Arbeitsraum
8 frei lassen.
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Eine dickwandige aus einem Schlauch abgestochene Hülse 211 nach Fig.
2 weist im durch Flüssigkeitsdruck belasteten Zustand in allen Richtungen ausschließlich
Druckspannungen auf, was für die Dauerhaltbarkeit der aus gummielastischen Werkstoff
bestehende Hülse 211 bekanntermaßen vorteilhaft ist. Die Hülse 211 kann dabei -
wie gezeichnet - eine hyperboloidähnliche Form annehmen, wenn ihre Stirnflächen
216 und 217 durch Reibung an der zugehörigen starren Scheibe und der zugehörigen
Abschlußwand an einer freien Verformung gehindert sind. Die Hülse 211 kann insbesondere
kleine Volumenverdrängungen der betreffenden Kolbenstange im wesentlichen durch
radiales Atmen ausgleichen.
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Der Dämpfer nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Dämpfer nach Fig.
1 durch eine andere Ausbildung eines Ausgleichselementes 310 und durch dessen Einbau
in einen besonderen Ausgleichsraum 322, der von einem bodenseitigen Arbeitsraum
308 durch eine mittels einer
Sicke 321 in einem Arbeitszylinder
301 gehaltene, ventilbestückte Zwischenwand 320 abgeteilt ist. Die Anordnung der
Zwischenwand 320 ermöglicht bekanntermaßen die Erzeugung höherer Dämpfungskräfte
in der Druckstufe, als durch die Rückstellkraft des Ausgleichselements 310 abgestützt
werden können. Das Ausgleichselement 310 besteht aus einer dünnwandigen, wellenförmigen
Hülse 311 mit an den Stirnseiten 316 und 317 vorgesehenen, nach innen weisenden
Flanschen 324 und 325 und einer auf der Stirnseite 316 liegenden starren Scheibe
312.
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Zwischen den Flanschen 324 und 325 ist eine Schraubenfeder 326 gespannt,
die einmal die Rückstellkraft des Ausgleichselements 310 erhöht und außerdem die
Wand der Hülse 311 gegen Einbeulen sichert.
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Der Dämpfer nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 durch
eine dritte Ausbildung eines Ausgleichselements 410 und die Anordnung einer Schraubenfeder
427 zwischen dem Ausgleichselement 410 und einem Arbeitskolben 407. Das Ausgleichselement
410 besteht aus einer Hülse 411 mit Flanschen 424 und 425 und eine; starren Scheibe
412, die als Auflage der Schraubenfeder 427 dient und am Außenumfang Ausnehmungen
428 aufweist, durch die an der Schraubenfeder 427 vorbei eine Verbindung mit der
Stirnseite 417 des Ausgleichselements 410 geschaffen ist. Zwischen den Flanschen
424 und 425 sind hintereinander eine Ventilplatte 429, eine vorgespannte Schraubenfeder
426 und eine mit einem Füllventil 431 versehene Ventilplatte 430 angeordnet. Die
Schraubenfeder 426 drückt die Ventilplatten 429, 430 dicht gegen die Flanschen 424
und 425. In einen von den Ventilplatten 429 und 430 begrenzten Hohlraum 413' der
Hülse 411 ist über das Füllventil 431 Gas von höherem als atmosphärischem Druck
eingefüllt, wodurch die Rückstellkraft des Ausgleichselements 410 in erheblichem
Maße erhöht werden kann. Ein von dem Flansch 425 gebildeter Hohlraum 413 ist über
eine Öffnung 414 einer Abschlußwand 402 mit der Atmosphäre verbunden.
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Bei dem Dämpfer nach Fig. 5 ist ein von einer Kolbenstange 504 durchdrungenes
Ausgleichselement 510 zwischen einer deckelseitigen Abschlußwand 503 und einem Arbeitskolben
507 angeordnet und besteht aus einer mit Flanschen 524 und 525 und einer zwischen
die Flanschen gespannten Schraubenfeder 526 versehenen Hülse 511 und einer Scheibe
512. Mit der Scheibe 512 ist ein Dichtring 506 haftend verbunden, der die Kolbenstange
504 gegenüber dem mittels einer Öffnung 514 der Abschlußwand 503 entlüfteten Hohlraum
513 des Ausgleichselements 510 abdichtet.
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Bei dem Dämpferausschnitt nach Fig. 6 ist der Hub einer Scheibe 612
eines Ausgleichselements 610 durch Vorsprünge 633 eines Arbeitszylinders 601 begrenzt,
die beim Zusammenbau des Dämpfers nach dem Einlegen der Scheibe 612 in die Zylinderwand
eingedrückt werden können. Die Scheibe 612 kann auch so ausgebildet sein, daß eine
bajonettenartige Halterung der Scheibe 612 an vorgefertigten Vorsprüngen 633 möglich
ist.
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Bei dem Dämpferausschnitt nach Fig. 7 weist eine Scheibe 712 eines
Ausgleichselements 710 eine Gewindebüchse 734 auf, in die ein aus einer Abschlußwand
702 herausgeführter, mit einem Schraubenkopf 736 versehener Stift 735 geschraubt
ist. Der Schraubenkopf 736 begrenzt den Hub der Scheibe 712 in Richtung auf die
Flüssigkeitsfüllung durch Anlage an der Abschlußwand 702, wobei die hubbegrenzte
Endlage der Scheibe 712 durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Stiftes
735 in die Gewindebüchse 734 veränderbar ist.
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Bei dem Dämpferausschnitt nach Fig. 8 ist eine Scheibe 812 eines Ausgleichselements
810 mit einem aus einer Abschlußwand 802 herausgeführten Stift 835 verschweißt,
endet an seinem freien Ende in einem Kopf 836 und ist mit einem herausziehbaren
Arretierungsbolzen 837 versehen. In dem gezeichneten Zustand hält der an der Abschlußwand
802 anliegende Arretierungsbolzen 837 das Ausgleichselement 810 in einer vorausbestimmten
vorgespannten Lage.
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Nach Herausziehen des Arretierungsbolzens 837 kann das Ausgleichselement
810 so weit entspannen, bis der Kopf 836 an der Abschlußwand 802 anliegt und dadurch
der weitere Hub der Scheibe 812 begrenzt ist.