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Arbeitskolben für Schwingungsdämpfer.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Öl-Durchflußöffnungen versehenen
Arbeitskolben für Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Bei Schwingungsdämpfern, die zwischen dem Rad und dem Chassis von
Kraftfahrzeugen angeordnet werden, kommt es nicht selten vor, daß das Dämpfungsöl
die im Arbeitskolben vorhandenen, zumeist ventilgesteuerten Durchflußöffnungen mit
erheblicher Geschwindigkeit passiert, die 50 m pro Sekunde überschreiten kann. Das
hat zur Folge, daß sich in dem beiderseits des Arbeitskolbens gelegenen Ölbereich
erhebliche Ö1-verwirbelungen ergeben, die in mehrfacher Hinsicht nachteilig für
das gute Arbeiten der Schwingungsdämpfer sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine äußerst einfache Einrichtung
zu schaffen, die besonders wirkungsvoll das Auftreten von Ölturbulenzen zu vermeiden
bzw. verhindern hilft. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Arbeitskolben
mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Mitteln, zu denen auch noch die in den Unteransprüchen
gekennzeichneten Merkmale treten können.
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In der Zeichnung ist ein Schnitt durch einen mit dem neuen Arbeitskolben
ausgerüsteten ölpneumatischen Einrohr-Schwingungsdämpfer dargestellt.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, in der Nachbarschaft
des Arbeitskolbens 1, dessen ventilgesteuerte Ö1-Durchflußöffnungen in der Zeichnung
nicht dargestellt sind, und in einer senkrecht zur Achse des Gehäuserohres 2 verlaufenden
Ebene eine oder mehrere Beruhigungsscheiben 3 vorzusehen, die aus einem von einer
Vielzahl kleiner Durchlaßöffnungen 4 durchdrungenen Blech bestehen. Diese Scheiben
3 haben vorzugsweise einen dem Kolben-Durchmesser benachbarten, also etwa gleich
großen Durchmesser, und zwar so, daß sie nur sehr wenig Spiel zwischen ihrem äußeren
Umfang und dem Dämpferrohr 2 lassen.
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Diese vorbeschriebene Einrichtung kann auf nur einer Stirnseite des
Arbeitskolbens 1, vorzugsweise aber auf beiden Seiten des Kolbens befestigt werden.
Dabei kann, wie in der Zeichnung dargestellt, auf jeder Seite des Arbeitskolbens
1 lediglich eine einzige Beruhigungsscheibe 3 mittels entsprechender Rondellen befestigt
sein. Es können aber auch mehrere Beruhigungsscheiben 3, beispielsweise zwei, in
kurzem
Abstand voneinander angeordnet und durch eine Halterondelle
von kleinem Durchmesser und geringer Stärke getrennt angeordnet werden.
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Die kleinen Durchlaßöffnungen 4 besitzen einen Durchmesser von weniger
als 1,2 mm. Die günstigsten Durchmesser liegen zwischen 0,6 und 0,8 mm. Die Durchlaßöffnungen
4 werden sehr nahe aneinander angeordnet, um dadurch einen vergleichsweise großen
Durchfluß zu erreichen. Z. B. soll der gesamte Querschnitt der Durchlaßöffnungen
4 wenigstens 25 bis 30 % der außerhalb der Halterondellen gelegenen Gesamtoberfläche
der Beruhigungsscheibe 3 betragen.
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Die Dicke der perforierten Scheiben 3 liegt vorzugsweise in der Größenordnung,
die mit dem Durchmesser der Durchlaßöffnungen 4 vergleichbar ist, und sollte beispielsweise
wenigstens 0,3 mm betragen, um auf diese Weise den sie passierenden Ölstrahlen eine
Richtungswirkung aufzuzwingen, sie nämlich in senkrecht zur Scheibenebene verlaufender
Richtung gleichsam gleichzurichten. Die optimale Dicke für diese Beruhigungsscheiben
3 liegt zwischen o,4 und 0,8 mm.
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In dem französischen Patent 70.18 052 vom 19.5.1970 hat der vorliegende
Erfinder bereits eine dem gleichen Zweck dienende Einrichtung vorgeschlagen, die
gewisse Analogien mit der vorliegenden Erfindung besitzt: Es handelt sich dort um
ein kreisförmiges Element, das aus einem Gitter oder Drahtgewebe mit sehr feinen
Maschen besteht. Gegenüber diesem älteren Lösungsvorschlag bietet die vorliegende
Erfindung erhebliche Vorteile vor allem in den beiden folgenden Hinsichten:
1.
Der einer Gitter- oder Gewebe-Struktur mit feinen Maschen anhaftende Festigkeits-Mangel
ist sehr nachteilig, da ein so beschaffener Rost oder Drahtgewebe zuweilen erheblichen
Kräften widerstehen muß, das jedenfalls bei schnellen Kolben-Bewegungen.
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2. Die Öl-Wirbel werden viel wirksamer durch einen massiven, perforierten
Körper behindert, der dem Öldurchgang nur parallel zur Zylinderachse verlaufende
Kanäle zur Verfügung stellt. Es ist leicht einzusehen, daß ein perforriertes Blech,
vor allem wenn es eine mit dem Durchmesser seiner Durchlaßöffnungen vergleichbare
Dicke besitzt, in sehr wirksamer Weise einen Widerstand gerade jenen Öl-Bewegungen
entgegensetzt, die eine in Bezug auf die Zylinderachse geneigte Richtung besitzen,
während ein einfaches Gitter- oder Drahtgewebe nicht diese Gleichrichtewirkung ausüben
kann, es vielmehr den Öl-Bewegungen leichter erlaubt, eine zur Zylinderachse geneigte
Richtung zu haben.
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Die vorliegende Verbesserung bei Schwingungsdämpfer-Kolben unterdrückt
die in den oberhalb des Arbeitskolbens gelegenen Öl-Bereichen auftretenden Wirbel
und erlaubt es, die Herstellung ölpneumatischer Einrohr-Schwingungsdämpfer wesentlich
zu vereinfachen und dementsprechend wirtschaftlicher betreiben zu können.
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Man muß dabei zwischen zwei Gruppen ölpneumatischer Einrohrschwingungsdämpfer
unterscheiden: A. Die erste Gruppe besitzt ein abdichtendes Trennorgan zwischen
dem Ö1- und Druckgas-Raum, beispielsweise einen schwimmenden Kolben, dessen Dichtwirkung
durch einen
kreisförmigen Ring entsprechend dem französischen Patent
1 055 443 des vorliegenden Erfinders gewährleistet wird.
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Der hauptsächliche Nachteil dieser Lösung ist ihr erhöhter Preis.
Für das gute Funktionieren dieses kreisförmigen Ringes ist ein Dämpferrohr notwendig,
das eine vollkommen glatte Innenoberfläche besitzt, die wesentlich ihre hohen Herstellungskosten
bedingt.
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Bie zweite Gruppe besitzt keine dichtende Trennwand zwischen dem
Ö1 und dem Druckgas, weist aber eine Pralleinrichtung auf, die im Dämpferrohr im
oberen Teil eingebaut ist, beispielsweise eine perforierte Trennwand nach dem US-Patent
28 23 915 des vorliegenden Erfinders. Eine solche Pralleinrichtung ist hier notwendig,
um das mechanische Vermischen zwischen Ö1 und Gas zu vermeiden, was durch entsprechende
Turbulenzen im Dämpferöl hervorgerufen wird.
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Eine solche Pralleinrichtung ist vor allem deswegen nachteilig, weil
sie die für den Arbeitskolben des Schwingungsdämpfers zur Verfügung stehende Hubweite
beträchtlich verkürzt.
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Der erfindungsgemäß beschaffene Arbeitskolben, der die nach dem Kolbendurchgang
auftretenden Wirbelbewegungen des Öls weithin unterdrückt, erlaubt es, sowohl auf
eine abdichtende Trennwand als auch auf eine besondere Pralleinrichtung im oberen
Teil des Schwingungsdämpfers zu verzichten, sowie das auch bei dem in der Zeichnung
dargestellten Dämpfer der Fall ist.
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Auf diese Weise erzielt man einen beträchtlichen Gewinn an Hubweite
für den Kolben, zum anderen eine Vereinfachung und eine erhebliche wirtschaftliche
Verbesserung der Herstellung
des Schwingungsdämpfers, die sich
praktisch auf ein einfaches Dämpferrohr 2 reduziert, das eine gewisse Füllmasse
an Öl 5 und darüber eine bestimmte Menge von Druckgas 6 enthält, wobei das Dämpferrohr
2 an seinem unteren Ende noch eine die hier hindurchgeführte Kolbenstange 5 umgebende
Abdichtung 7 aufweist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei Einrohr-Schwingungsdämpfers
beschränkt. Sie kann vorteilhaft auch unabhängig von der besonderen Art des Schwingungsdämpfers
verwendet werden, um die für das gute hydrodynamische Arbeiten ventilgesteuerter
Kolben-Durchlaßöffnungen schädlichen Verwirbelungen des Öls zu unterdrücken.
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Die Erfindung kann auch in Fällen angewendet werden, wo die ventilgesteuerten
Flüssigkeits-Durchlässe nicht in einem beweglichen, am Ende einer Kolbenstange angeordneten
Arbeitskolben, sondern in einem fest im Dämpfungsrohr sitzenden Arbeitskolben vorhanden
sind, wie das bei gewissen Einrichtungen der Fall ist, die nicht nur eine Rolle
als Schwingungsdämpfer sondern auch als pneumatische Federung spielen, z. B. bei
wohl bekannten Einrichtungen, die auf den Fahrzeugen der Firmen Citroen oder Mercedes
montiert sind.
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Die perforierten Beruhigungsscheiben können schließlich auch aus
hinreichend festem Plastikmaterial bestehen, wobei die Durchlaßöffnungen direkt
beim Formen dieser Scheiben erzeugt, also ausgeformt werden können.