DE2953137C2 - Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit zwei koaxial angeordneten metallischen Faltenbälgen. - Google Patents

Description

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-EIemertt 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 und die beiden Faltenbälge im Querschnitt unterschiedlich große hydraulische Wirkungsfiächen aufweisen.

Zunächst sei der Begriff des hydraulischen Wirkungsquerschnitts von Faltenbälgen kurz erläutert: Durch diese Größe soll die Äquivalenz zu anderen Verdrängungsprinzipien, wie Kolben und Tauchkolben, zum Ausdruck gebracht werden. Ein Faltenbalg mit einem hydraulischen Wirkungsquerschnitt A und ein Verdrängungsmechanismus mit einem Verdrängungsquerschnitt A (z. B. Kolben- oder Stangenquerschnitt) sind in ihrer hydraulischen Wirkung äquivalent, d. h. sie unterliegen im Betrieb denselben Kräften, Drücken, Verdrängungsvolumina und Hüben. Aus der Theorie ergibt sich, daß der hydraulische Wirkungsquerschnitt von Faltenbälgen mit guter Genauigkeit durch den mittleren Faltendurchmesser bestimmt wird.

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. Die Wahl des Dämpfungsmediums «st 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 nach außen und geeignete Wahl des Dämpfungsmediums erlauben grundsätzlich eine hohe

thermische Belastung in weiten Temperaturgrenzen.

Ein Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebe-

nen Gattung, wie er beispielsweise aus der DE-OS 24 28 326 bekannt ist, wird üblicherweise so in ein Schwingungssystem eingebaut, daß das Zwischenplatten-Element direkt an dem einen und beide Deckel-Elemente oder nur ein Deckel-Element direkt an dem anderen der relativ zueinander schwingenden Teile befestigt werden. Bei diesem bekannten Schwingungsdämpfer ist es jedoch von Nachteil, daß er nur eine Dämpfung von hin- und herschwingenden Kräften ermöglicht und mangels Federwirkung praktisch keine Trageigenschaften zur Aufnahme einer Grundlast besitzt Trageigenschaften weisen zwar die konventionellen Ein- oder Zweirohrschwingungsdämpfer mit einseitig austretender Kolbenstange (Teleskopschwingungsdämpfer) auf. Hierzu ist in aufwendiger Weise jeweils wenigstens eine separate, zumeist außen liegende Feder zum Zusammenwirken mit den Teleskopschwingungsdämpfern vorgesehen. Diese Tragfeder muß für einen der Federauslenkung durch die Grundlast sowie dem Dämpfungshub entsprechenden Federweg und somit relativ lang und weich dimensioniert sein, was im Hinblick auf die geforderte Knicksicherheit der Feder einen hohen Material- und Herstellaufwand bedingt. Insbesondere bei Federbeinen, bei welchen sich die Tragfeder um den Dämpfer herum erstreckt, muß diese in aufwendiger Weise in je einem rohr- und einem stangenseitigen Federteller gelagert werden. Im übrigen ist eine außen liegende Tragfeder stark korrosionsgefährdet, was entsprechende zusätzliche Gegenmaßnahmen erforderlich macht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und wirksamen Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, welcher bei einfacher, raumsparender und wirtschaftlicher Bauweise gleichzeitig Trageigenschaf ten besitzt, so daß er insbesondere auch Führungsaufga ben übernehmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Deckel-Elemente durch wenigstens einen Zuganker über Federn miteinander verbunden sind, welche Federn vorspannbar sind derart, daß die Deckel-Elemente aufeinander zu gezogen werden, wobei die Deckel-Elemente topfartig und das Zwischenplatten-Element zylinderförmig ausgebildet sind, die beiden Faitenbälge ineinander geschachtelt angeordnet sind und das Deckel-Element des äußeren Faltenbalgs am Umfang des Zwischenplatten-Elements geführt ist, und wobei in der Führung nutenförmige Kanäle zur drosselfreien Strömungsverbindung vorgesehen sind.

Außer dem Vorteil, daß der erfindungsgemäße

Schwingungsdämpfer einen unproblematischen Ausgleich der thermischen öldehnung in weiten Grenzen ermöglicht, der durch die Vorspannreserve der mit den Zugankern zusammenwirkenden Federn kompensiert

wird, hat der Schwingungsdämpfer nach der Erfindung gleichzeitig den besonderen Vorteil, daß er aufgrund der durch die entsprechend dimensionierten Federn herbeigeführten Rückstellkraft auch Trageigenschaften besitzt und somit insbesondere auch Führungsaufgaben übernehmen kann. Hierbei können die Federn im Gegensatz zu den bekannten langhubigen Tregfedern der Teleskopschwingungsdämpfer dank der (erfindungsgemäß durch die im Querschnitt unterschiedlich großen hydraulischen Wirkungsflächen der Faltenbälge herbeigeführten) hydraulischen Obersetzung relativ hart und kurzhubig sein. Derartige Federn sind leichter herstellbar, platzsparend und lediglich aufgrund ihrer äußeren Abmessungen besonders knicksicher. Hierdurch wird ermöglicht daß ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer gleichzeitig wie ein hydraulischer Kraftübersetzer wirkt und dabei bei einfacher, kompakter und wirtschaftlicher Bauweise auch besonders funktionssicher ist

Aus der DE-OS 24 28 326, insbesondere Figur 5 ist es zwar an sich bekannt, daß die beiden Faltenbälge im Querschnitt unterschiedlich große hydraulische Wirkungsflächen aufweisen. Bei dem bekannten Schwingungsdämpfer kommt jedoch eine Übersetzungswirkung nicht wie bei der vorliegenden Erfindung zur Wirkung, zumal bei dem bekannten Dämpfer Deckel-Elemente nicht über Federn durch wenigstens einen Zuganker miteinander verbunden sind und somit der bekannte Dämpfer keine Trageigenschaften besitzt.

Die demgegenüber bei dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer vorliegende unterschiedliche Wirkungsweise wird nachstehend im einzelnen iiäher erläutert. Der Schwingungsdämpfer nach der Erfindung mit im Wirkungsquerschnitt unterschiedlichen Faltenbälgen kann neben seiner Dämpfungswirkung noch eine Federungswirkung übernehmen, die über das elastische Vermögen der Faltenbälge hinausgeht. Diese Federungswirkung wird von dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer in besonders vorteilhafter Weise wie folgt erzielt:

Vorspannkraft der Zuganker und Wirkungsquerschnitt des freien Faitenbalgs (Ausgleichbalg) bestimmen den hydraulischen Vordruck, der auch auf den angeschlossenen Faltenbalg (Arbeitsbalg) wirkt. Ist dessen Wirkungsquerschnitt kleiner als der Wirkungsquerschnitt des Ausgleichsbalgs, so überwiegt die Vorspannkraft gegenüber der entgegengesetzt wirkenden Vordruckkraft, und die Differenz wird am Zwischenplatte.n-Element und Arbeitsbalg-Deckel-Element in Richtung zueinander wirksam. Ist der Wirkungsquerschnitt des Arbeitsbalgs größer als der des Ausgleichsbalgs, so wird die Kräftedifferenz in analoger Weise in entgegengesetzter Richtung wirksam. Durch die unterschiedlichen Wirkungsouerschnitte machen die beiden Faltenbälge auch unterschiedliche Hübe, deren Differenz durch die Federn zwischen den Deckel-Elementen und den Zugankern ausgeglichen wird. Während des Ineinanderhineinbewegens von Zwischenplatten-Element und Arbeitsbalg-Deckel-Element beispielsweise werden im erstegenannten Fall des größeren Wirkungsquerschnitts des Ausgleichsbalgs die Federn entspannt, im zweitgenannten Fall in analoger Weise gespannt.

Auf diese Weise wird die Vorspannkraft der Federn im Verhältnis der Wirkungsquerschnittsdifferenz zum Wirkungsquerschnitt des Ausgleichsbalgs, deren Federwege im umgekehrten Verhältnis und deren Federrate im Quadrat dieses Verhältnisses übersetzt an dem Schwingungsdämpfer und dessen Befestigungspunkten in der einen oder der anderen Richtung wirksam. Diese Eigenschaften kennzeichnen den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer gleichzeitig als hydraulisch übersetzte Ferder, wobei die Federn als am Lastzylinder wirkend und der Arbeitsbalg anstelle des in der Regel kleineren Kraftzylinders eines hydrostatischen Kraftübersetzers zu denken sind.

Die ineinander geschachtelte Ausführungsform der

>o Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie ganz besonders kompakt und raumsparend ist Ferner ist bei dieser Ausbildung nur ein einziger zentraler, innen liegender Zuganker sowie nur eine einzige innen liegende Feder erforderlich, welche den Zuganker umgibt Die Feder ist somit geschützt angeordnet und in keiner Weise korrosionsgefährdet. Im übrigen ermöglicht eine derartige ineinander geschachtelte Dämpfer-Ausbildung bei zentralem, in dem Zwischenplatten-Element geführtem Zuganker auf einfache Weise die Wahrnehmung von Führungsaufgaben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Die Zeichnung zeigt einen gleichzeitig wie ein hydraulischer Kraftübersetzer wirkenden Dämpfer mit zwei ungleichen ineinander geschachtelten Faltenbälgen 1", 2" nach Membranscheibenbauart mit innen liegendem, im Zwischenplatten-Element 3" abgedichtetem 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

■to Drosseleinrichtungen 9", 10" abgeschlossen ist. An seinem rechten Ende trägt das Zwischenplatten-Element 3" einen Flansch 22 für die Befestigung, welcher sich in einen Innenbord 23 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 Xa" drosselfrei verbinden. An seinem rechten Ende ist der Faltenbalg 1" mit dem Flansch 22 des zylindrischen Zwischenplatten-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 nach innen ragenden umlaufenden Vorsprung 25 am linken

^b5 Ende des Arbeitsbalg-Deckel-Elements 6" erstreckt sich eine vorgespannte Schraubendruckfeder 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 anhand der Zeichnung beschriebenen Schwingungsdämpfer-Ausführung im einzelnen ergibt sich aus der weiter oben stehenden allgemeinen Erfindungsbeschreibung. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulischer Schwingungsdämpfer, bestehend aus zwei koaxial angeordneten metallischen Faltenbälgen, weiche 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 Zwischenpiatten-Element andererseits begrenzten, ein Dämpfungsmedium enthaltenden Kammern über im Zwischenplatten-Element angeordnete Drosseleinrichtungen miteinander in Verbindung stehen und die beiden Faltenbälge im Querschnitt unterschiedlich große hydraulische Wirkungsflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel-Elemente (6", 8") durch wenigstens einen Zuganker (4") über Federn (12") miteinander verbunden sind, welche Federn (12") vorspannbar sind derart, daß die Deckel-Elemente (6", 8") aufeinander zugezogen werden, wobei die Deckel-Elemente (6", 8") topfartig und das Zwischenplatten-Element (3") zylinderförmig ausgebildet sind, die beiden Faltenbälge (1", 2") ineinandergeschachtelt angeordnet sind und das Deckel-Element (8") des äußeren Faltenbalgs (1") am Umfang des Zwischenplatten-Elements (3") geführt ist, und wobei in der Führung nutenförmige Kanäle (24) zur drosselfreien Strömungsverbindung vorgesehen sind.