DE2935935B1

DE2935935B1 - Hydraulischer Schwingungsdaempfer mit zwei koaxial angeordneten Faltenbaelgen

Info

Publication number: DE2935935B1
Application number: DE19792935935
Authority: DE
Inventors: Albrecht Ing Nachtigall
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2935935C2

Description

Diese Aufgabe wird erfinungsgemäßdadurch gelöst, daß die Deckel-Elemente durch wenigstens einen Zuganker über elastische Mittel miteinander verbunden sind, welche Mittel vorspannbar sind derart, daß die Deckel-Elemente aufeinander zu gezogen werden.
Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer ist in der eingangs beschriebenen Weise so in ein Schwingungssystem eingebaut, daß das Zwischenplatten-Element mit dem einen und ein Deckel-Element mit dem anderen Teil verbunden ist, wodurch der angrenzende Faltenbalg zum Arbeitsbalg wird. In der Druckstufe, in der sich Zwischenplatten-Element und Arbeitsbalg-Deckel-Element aufeinander zu bewegen, kann ein solcher Schwingungsdämpfer Dämpfungskräfte beliebiger Höhe erzeugen. Beliebig bedeutet in diesem Fall, daß die obere Grenze nicht durch ein hydraulisches Kriterium, sondern nur durch die zulässige Druckbelastung des Arbeitsbalgs bedingt ist. In der Zugstufe können Dämpfungskräfte bis in Höhe der durch die Zuganker auf die Deckel-Elemente in der Summe ausgeübten Vorspannkraft erzeugt werden, wenn man die im allgemeinen geringe elastische Rückstellkraft des Ausgleichsbalgs vernachlässigt. Durch diese Vorspannkraft werden die Kammern unter einen hydraulischen Vordruck gesetzt, der aus dem Wirkungsquerschnitt des Ausgleichsbalgs resultiert. Dieser Vordruck verhindert in vorteilhafter Weise die Kavitation und deren negative Folgen. Um einer Drucküberlastung des Arbeitsbalgs zu begegnen, wird man den Vordruck beispielsweise in einem System mit zwei gleichen Faltenbälgen etwa bis zur Hälfte des für die Faltenbälge maximal zulässigen Drucks bemessen. Dann kann ein solcher Schwingungsdämpfer in beiden Richtungen gleich hohe Dämpfungskräfte erzeugen. Ein besonders wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers ist der unproblematische Öldehnungsausgleich, der durch die Vorspannreserve der mit den Zugankern zusammenwirkenden elastischen Mittel kompensiert wird und in seinen Auswirkungen auf die damit verbundenen hydraulischen Vordruckänderungen durch geeignete Wahl einer sehr flachen Federkennlinie der elastischen Mittel bedeutungslos gemacht werden kann. Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer mit zwei gleichen Faltenbälgen übt außer den Dämpfungskräften und den bereits genannten, aus der Balgverformung resultierenden elastischen Rückstellkräften keine weiteren Kräfte auf seine Befestigungspunkte aus.
Aus der FR-PS 15 59094 ist zwar die allgemeine Lehre entnehmbar, daß ein thermischer Öldehungsausgleich in einem Schwingungsdämpfer dadurch verwirklicht werden kann, daß ein Deckelelement gegen die Kraft einer Feder durch das bei Temperaturerhöhung sich vergrößernde Ölvolumen verschoben werden kann.
Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich jedoch um einen Einrohr-Teleskopschwingungsdämpfer mit in einem Deckel geführter Kolbenstange, bei dem der Deckel gleitverschieblich gedichtet im Zylinder geführt ist und gegen die Kraft einer zylindrischen Schraubenfeder einen thermischen Öldehungsausgleich sowie ferner einen Volumenausgleich des Kolbenstangen-Hubvolumens ermöglicht. In der Zugstufe stützt sich die Dämpfungskraft am Deckel und somit an der Feder ab, kann also deren Kraft nicht übersteigen. Eine weitere Wirkung der Federkraft ist die ständig vorhandene Stangenausfahrkraft.
Wie aus der vorstehenden Charakterisierung der aus der FR-PS bekannten Vorrichtung entnehmbar, hat diese insbesondere im Hinblick auf die elastische Abstützung des Deckels zwar ein grundsätzlich gleiches Wirkungsprinzip wie der Dämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung. Jedoch besteht in konstruktiver Hinsicht ein grundsätzlich unterschiedlicher Aufbau zwischen den beiden sich gegenüberstehenden Dämpfern, nämlich zum einen einem Einrohr-Teleskop-Schwingungsdämpfer und zum anderen einem Doppel-Faltenbalgdämpfer. Somit wurde die vorliegende Erfindung durch die FR-PS nicht nahegelegt, zumal auch eine Kombination des aus der FR-PS bekannten Dämpfers mit dem Doppel-Faltenbalgdämpfer gemäß DE-OS 24 28 326 aufgrund des grundsätzlcih unterschiedlichen konstruktiven Aufbaus der beiden Dämpfertypen nicht nahegelegt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Zuganker außerhalb der Kammern ohne Kontakt zum zwischenplatten-Element angeordnet. Bei einer derartigen momentenfreien Verspannung ergibt sich ein vollkommen gleitreibungsfreier, besonders feinfühlig ansprechender Schwingungsdämpfer, wie er beispielsweise in kurzhubigen, hochfrequenten Schwingsystemen mit hoher Empfindlichkeit hinsichtlich Kennlinienverlauf in Nullpunktnähe (beispielsweise aus Geräuschkopplungsgründen) erforderlich ist und mit Erfolg angewendet werden kann.
Bei einer anderen ebenfalls besonders vorteilhaften Ausfünrungsform der Erfindung ist ein einziger Zuganker koaxial innerhalb der Kammern angeordnet, wobei zwischen dem Zuganker und dem Zwischenplatten-Element eine Abdichteinrichtung vorgesehen ist.
Mit Vorteil sind die als Druckfedern ausgebildeten elastischen Mittel zwischen dem Deckel-Element eines Faltenbalgs und einem am Zuganker vorgesehenen Stützteller angeordnet, und das Deckel-Element des anderen Faltenbalgs ist am Zuganker fixiert. Dabei können die elastischen Mittel beispielsweise Gummifedern, Federplatten, Schraubenfedern oder andere geeignete Federbauformen sein. Die Stützteller können auf den Zugankern beispielsweise durch Sprengringe, Sicherungsscheiben gebildet oder schraubbar verschieblich gehalten sein. Auch durch Quersplint gehaltene oder vernietete Stützteller sind möglich.
Der Rahmen der Erfindung wird nicht verlassen.
wenn im einfachsten Fall die elastischen Mittel durch die Zuganker selbst gebildet sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausfilhrungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 im axialen Längsschnitt eine erste vollkommen gleitreibungsfreie Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei gleichen innen beaufschlagten Faltenbälgen, F i g. 2 im axialen Längsschnitt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei gleichen außen beaufschlagten Faltenbälgen für Schubführungsaufgaben und Fig.3 im axialen Längsschnitt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei ungleichen ineinandergeschachtelten Faltenbälgen.
Fig. 1 zeigt einen vollkommen gleitreibungsfreien Schwingungsdämpfer mit zwei gleichen innen beaufschlagten metallischen Faltenbälgen 1,2nach Wellrohrbauart mit außenliegenden, nicht in einem Zwischen platten-Element 3 geführten Zugankern 4 und Hubbegrenzungsanschlägen 5. Ein Arbeitsbalg-Deckel-Element 6 besitzt anschlußseitig ein Auge 7 zum Befestigen.
Dem als Ausgleichsbalg wirkenden Faltenbalg 1 ist ein Deckel-Element 8 zugeordnet. Das mittels Winkelfuß zu befestigende Zwischenplatten-Element 3 befindet sich zwischen den Faltenbälgen 1 und 2 und weist zeichnerisch lediglich schematisch dargestellte Drosseleinrichtungen 9, 10 auf.
Die Deckel-Elemente 6, 8 von Ausgleichsbalg (Faltenbalg 1) und Arbeitsbalg (Faltenbalg 2) werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Zuganker 4 belastet, die außerhalb der Faltenbälge 1, 2 verlaufen und keinen Kontakt zum Zwischenplatten-Element 3 haben. An ihrem einen Ende besitzen die Zuganker 4 Köpfe 4a, mit denen sie sich am Arbeitsbalg-Deckel-Element 6 abstützen. Die durch das Ausgleichsbalg-Deckel-Element 8 hindurchragenden anderen Enden der Zuganker 4 tragen als Muttern ausgebildete schraubbare Stützteller 11, mit denen zwischen Deckel-Element 8 und Stütztellern 11 jeweils zeichnerisch lediglich symbolisch dargestellte elastische Mittel 12 vorgespannt werden.
F i g. 2 zeigt einen Schwingungsdämpfer für Schubführungsaufgaben mit zwei gleichen außen beaufschlagten Faltenbälgen 1', 2' nach Wellrohrbauart mit innenliegendem, in einem Zwischenplatten-Element 3' geführtem Zuganker 4'. Die Faltenbälge 1', 2' sind an ihren einander zugewandten Enden mit topfartigen Deckel-Elementen 8', 6' abgeschlossen, die in die Faltenbälge 1', 2' hineinragen.
Das Zwischenplatten-Element 3' ist zylindrisch ausgebildet und weist eine zeichnerisch schematisch dargestellte Drosseleinrichtungen 9', 10' enthaltende Trennwand 13 auf, die in ihrer Mitte eine Nabe 14 mit einer Führungsbohrung 15 mit engem Führungsspiel für den Zuganker 4' trägt. Das enge Führungsspiel zwischen Führungsbohrung 15 und Zuganker 4' gewährleistet gleichzeitig eine gute Abdichtung gegen ein dortiges Hindurchtreten von Dämpfungsmedium zwischen den den Faltenbälgen 1', 2' zugeordneten Kammern la' bzw. 2a'. Zur Gewährleistung einer Klemmfreiheit ist das Führungsspiel im mittleren Bereich der Führungsbohrung 15 durch eine eine radiale Freigängigkeit ergebende Aussparung 16 unterbrochen.
Am rechten Ende des zylindrischen Zwischenplatten-Elements befindet sich ein Innenbord 17, mit dem das äußere Ende des Faltenbalgs 2' (Arbeitsbalg) verbunden ist. Am linken Ende des zylindrischen Zwischenplatten-Elements 3' befindet sich ein Befestigungsflansch 17a, welcher in einen Innenbord 18 übergeht, mit dem das äußere Ende des Faltenbalgs 1' (Ausgleichsbalg) verbunden ist.
Der Zuganker 4' ist wie beschrieben in der Führungsbohrung 15 gleitbeweglich und dicht geführt.
Das rechte Ende des Zugankers 4' durchstößt den Boden des Arbeitsbalg-Deckel-Elements 6' in einer starren und dichten Verbindung und trägt einen endständigen Gewindezapfen 19 für die Befestigung.
Das linke Ende des Zugankers 4' ragt in das Ausgleichsbalg-Deckel-Element 8' hinein, ohne dieses zu durchdringen. Zwischen einer als Stützteller 11' wirkenden, in einer Nut des Zugankers 4' sitzenden Sicherungsscheibe und einem offenen Zwischenboden 20 des Deckel-Elements 8' befinden sich als vorgespannte Tellerfedern ausgebildete elastische Mittel 12'.
Fig. 3 zeigt einen Dämpfer mit zwei ungleichen ineinander geschachtelten Faltenbälgen 1", 2" nach Membranscheibenbauart mit innenliegendem, im Zwischenplatten-Element 3" abgedichteten Zuganker 4".
Der aufgrund des kleineren Wirkungsquerschnitts längere innere Faltenbalg 2" (Arbeitsbalg) ist an seinem linken Ende durch ein topfartig durch den Faltenbalg 2" hindurchragendes Deckel-Element 6" verschlossen, an dessen anderem Ende sich ein Gewindezapfen 21 für die Befestigung befindet.
Das Zwischenplatten-Element 3" ist in Form eines Zylinders ausgebildet, der beide Faltenbälge 1", 2" trennt und am linken Ende durch eine Trennwand 13" mit zeichnerisch lediglich schematisch dargestellten Drosseleinrichtungen 9", 10" abgeschlossen ist. An seinem rechten Ende trägt das Zwischenplatten-Element 3" einen Flansch 22 für die Befestigung, welcher sich in einen Innenbord23 fortsetzt, der mit dem rechten Ende des inneren Faltenbalgs 2" verbunden ist.
Der äußere kurze Faltenbalg 1" (Ausgleichsbalg) ist an seinem linken Ende durch ein das zylindrische Zwischenplatten- Element 3" hutartig übergreifendes Deckel-Element 8" geschlossen. Das Deckel-Element 8" ist auf dem zylindrischen Zwischenplatten-Element 3" gleitverschieblich geführt. In der Gleitbahn befinden sich nutenartige Kanäle 24, welche einen äußeren und einen inneren Teil der Kammer 1a" drosselfrei verbinden. An seinem rechten Ende ist der Faltenbalg 1" mit dem Flansch 22 des zylindrischen Zwischenplatlen-Elements 3" verbunden.
Der Zuganker 4" ist im Boden des hutartigen Ausgleichsbalg-Deckel-Elements 8" festgeschraubt und ragt mittels einer Dichtung 23a gleitbeweglich gedichtet, jedoch nicht schubgeführt durch die Trennwand 13" des Zwischenplatten-Elements 3" in das topfartige Arbeitsbalg-Deckel- Element 6" hinein. Zwischen einem als Stützteller 11"dienenden Kopf am rechten Ende des Zugankers 4" und einem Innenbord 25 am linken Ende des Arbeitsbalg-Deckel-Elements 6" erstreckt sich eine vorgespannte Schraubendruckfeder als elastisches Mittel 12". Aufgrund der ungleichen Faltenbälge 1", 2" wirkt die Anordnung als Zugfeder, d. h. das Arbeitsbalg-Deckel-Element 6" wird in das zylindrische Zwischenplatten-Element 3" hineingezogen.
Die Wirkungsweise der in den F i g. 1 bis 3 beschriebenen Schwingungsdämpfer-Ausführungen ergibt sich aus der weiter oben stehenden allgemeinen Erfindungsbeschreibung. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen.

Claims

Patentansprüche: 1. Hydraulischer Schwingungsdämpfer, bestehend aus zwei koaxial angeordneten metallischen Faltenbälgen, welche an ihrem einen Ende durch Deckel-Elemente abgeschlossen sind und an ihrem anderen Ende mit einem gemeinsamen Zwischenplatten-Element verbunden sind, wobei die durch die Faltenbälge und deren Deckel-Elemente einerseits und durch das Zwischenplatten-Element andererseits begrenzten, ein Dämpfungsmedium enthaltenden Kammern über im Zwischenplatten-Element angeordnete Drosseleinrichtungen miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichn e t, daß die Deckel-Elemente (6, 8; 6', 8'; 6", 8") durch wenigstens einen Zuganker (4; 4'; 4") über elastische Mittel (12;12';12") miteinander verbunden sind, welche Mittel (12; 12'; 12") vorspannbar sind derart, daß die Deckel-Elemente (6,8; 6', 8'; 6", 8") aufeinander zu gezogen werden.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Zuganker (4) außerhalb der Kammern (1a, 2a) ohne Kontakt zum Zwischenplatten-Element (3) angeordnet sind.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Zuganker (4'; 4") koaxial innerhalb der Kammern (1a', 2a'; 1a", zea'? angeordnet ist, wobei zwischen dem Zuganker (4'; 4") und dem Zwischenplatten-Element (3', 3") eine Abdichteinrichtung (15, 23a) vorgesehen ist.
4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Druckfedern ausgebildeten elastischen Mittel (12; 12'; 12") zwischen dem Deckel-Element (6; 6'; 6") eines Faltenbalgs (2; 2'; 2") und einem am Zuganker (4; 4'; 4") vorgesehenen Stützteller (11; 11'; 11") angeordnet sind und das Deckel-Element (8; 8'; 8") des anderen Faltenbalgs (1; 1'; 1") am Zuganker (4; 4';4")fixiertist.
5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel durch die Zuganker selbst gebildet sind.

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, bestehend aus zwei koaxial angeordneten metallischen Faltenbälgen, welche an ihrem einen Ende durch Deckel-Elemente abgeschlossen sind und an ihrem anderen Ende mit einem gemeinsamen Zwischenplatten-Element verbunden sind, wobei die durch die Faltenbälge und deren Deckel-Elemente einerseits und durch das Zwischenplatten-Element andererseits begrenzten, ein Dämpfungsmedium enthaltenden Kammern über im Zwischenplatten-Element angeordnete Drosseleinrichtungen miteinander in Verbindung stehen.

Derartige Schwingungsdämpfer werden in vielen Bereichen der Technik insbesondere dort mit Vorteil eingesetzt, wo konventionelle Teleskop-Schwingungsdämpfer nicht den gestellten Anforderungen gerecht werden. Die prägnantesten Vorteile derartiger Faltenbalg-Schwingungsdämpfer sind folgende: Sie sind hermetisch dicht und kennen somit keine Leckagen, zumal eine Gleitdichtung nach außen fehlt. Sie enthalten kein Gas, kennen somit keine Löslichkeitsprobleme und sind lageunabhängig. Sie können vollkommen gleitreibungsfrei ausgeführt werden, sofern Schubführungsaufgaben nicht wahrzunehmen sind, wobei sie in diesem Fall verschleiß- und wartungsfrei sind. Besonders bei Freistellung von Führungsaufgaben, aber auch allgemein ist die Wahl des Dämpfungsmediums kaum oder überhaupt nicht durch Schmier- und Dichtprobleme eingeschränkt. Sie sind unempfindlich gegen die verschiedensten Umweltbedingungen, wie Schmutz, Abrasion und Korrosion. Aufgrund der welligen Mantelflächen der Faltenbälge besitzen sie eine große Kühlfläche. Große Kühlfläche, Fehlen der Gleitdichtung und geeignete Wahl des Dämpfungsmediums erlauben grundsätzlich eine hohe thermische Belastung in weiten Temperaturgrenzen. Schließlich sei noch erwähnt, daß die Freistellung von Führungsaufgaben gleichzeitig auch das Entfallen von hochwertigen, nur kostspielig herstellbaren Gleitflächen beinhaltet.

Ein Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Gattung, wie er beispielsweise aus der DE-OS 24 28 326 bekannt ist, wird üblicherweise so in ein Schwingungssystem eingebaut, daß das Zwischenplatten-Element an dem einen und beide Deckel-Elemente oder nur ein Deckel-Element an dem anderen der relativ zueinander schwingenden Teile befestigt werden.

Werden beide Deckel-Elemente mit ihrer Anschlußseite verbunden, was in diesem Fall zwei gleiche Faltenbälge voraussetzt, muß ein externer thermischer Öldehnungsausgleich vorgesehen werden, während anderenfalls der thermische Öldehnungsausgleich durch radiale Dehnungen der Faltenbälge herbeigeführt wird und, wenn er reversibel bleiben soll, nur in sehr engen Temperaturgrenzen funktioniert.

Wird nur ein Deckel-Element mit seiner Anschlußseite verbunden, so erfolgt der thermische Öldehnungsausgleich durch den freien Faltenbalg, im folgenden Ausgleichsbalg genannt. In diesem Fall können nennenswerte Dämpfungskräfte jedoch nur in der Druckstufe erzeugt werden, wenn das Öl aus der Kammer des angeschlossenen Faltenbalgs, im folgenden Arbeitsbalg genannt, in die Kammer des Ausgleichsbalgs verdrängt wird. In der Zugstufe steht nur der durch die elastische Rückstellkraft des Ausgleichsbalgs verursachte geringe Drlck zur Verfügung, der auch nur entsprechend geringe Dämpfungskräfte erzeugen kann. Außerdem sind dadurch in nachteiliger Weise die zulässigen Schwingungsgeschwindigkeiten begrenzt. Dieser geringe Druck kann nämlich nur eine vom Durchflußwiderstand des Zugstufenventils abhängige Durchflußmenge bewirken. Übersteigt die durch die Schwingschnelle bewirkte Verdrängungsmenge diese druckabhängige Durchflußmenge, so entsteht in der Kammer des Arbeitsbalgs Kavitation mit den bekannten negativen Folgen, wie Verschäumen, Kraftunschlüssigkeit, Geräusche.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und wirksamen Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Gattung, welcher während der Zugstufe nennenswerten Dämpfungskräfte erzeugen kann, so zu gestalten, daß er einen unproblematischen thermischen ldehungsausgleich in weiten Grenzen erlaubt.