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Hydraulischer RQtationsschwinaunasdämDfer.
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insbesondere Lenkunaadämofer für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf einen hydraulischen -Rotationsschwingungsdämpfer der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 genannten Art, wie er beispielsweise aus der DE-OS 25 15 986 bekannt
ist.
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Dieser bekannte Rotationsschwingungsdämpfer besitzt einen konzentrisch
innerhalb einer Rotorkammer drehbar gelagerten Rotor, der mehrere gleichmäßig über
den Rotorumfang verteilte, starr mit ihm verbundene radiale Flügel aufweist, welche
dichtend an zylindrischen Bereichen der Rotorkammer-Innenumfangswand anliegen. Die
Rotorkammer ihrerseits ist mit einer gleichen Anzahl, gleichmäßig über den Umfang
verteilten radialen Flügeln ausgestattet, die dichtend an zylindrischen Bereichen
des Rotors anliegen. Jeweils zwischen zwei benachbarten Flügeln werden somit mit
einer inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit gefüllte Dämpf- oder Arbeitskammern gebildet,
deren Kammervolumen sich verändert, wenn der Rotor innerhalb der Rotorkammer verdreht
wird, wobei jeweils das Volumen der einen Arbeitskammer vergrößert und in der benachbarten
Arbeitskammer verkleinert wird. Über u. a in den Dichtflügeln des Rotors angeordnete
Durchlaßkanäle mit Drosselventilen kann die Hydraulikflüssigkeit aus der sich volumenmäßig
verkleinernden Arbeitskammer gedrosselt in die sich volumenmäßig vergrößernde benachbarte
Arbeitskammer strömen.
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Dieser bekannte hydraulische Rotationsschwingungsdämpfer ist zur Dämpfung
von Stößen und Schwingungen der Radaufhängung von Kraftfahrzeugen konzipiert, wobei
der Rotor über einen Illit ihm verbundenen Hebel, im
allgemeinen
unter Zwischenschaltung eines gummielastischen Kopplungsgliedes, mit dem abzufedernden
Fahrzeugrad bzw. Radführungsglied und das Gehäuse des Schwingungsdämpfers mit dem
Fahrzeugaufbau verbunden ist. Je nach Zahl der Rotor- und Statordichtflügel kann
der Rotor innerhalb der Rotorkammer nur um einen begrenzten Winkel verdreht werden,
der bei diesem bekannten Dämpfer etwa bei 900 liegt.
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Bei anderen bekannten hydraulischen Rotationsschwingungsdämpfern (z.
B.
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DE-PS 886 848) besitzt der innerhalb der Rotorkammer konzentrisch
gelagerte Rotor sowie die Rotorkammer jeweils nur einen radial vorspringenden Flügel,
so daß der Rotor innerhalb der Rotorkammer um einen wesentlich größeren Winkel verdreht
werden kann. Auch dieser bekannte hydraulische Rotatiosschwingungsdämpfer ist als
Dämpfer für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen gedacht.
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Hydraulische Schwingungsdämpfer werden im Kraftfahrzeugbau nicht nur
zur Dämpfung im Bereich der Radaufhängung benötigt, sondern auch zur Dämpfung von
Stößen und Schwingungen im Lenksystem. Hierfür haben sich hydraulische Teleskop-Stoßdämpfer
durchgesetzt, die üblicherweise mit ihrem einen Ende an einem Teil des Lenkgestänges,
z. B. an einer Spurstange, einem Spurstangenhebel oder an der Zahnstange (einer
Zahnstangenlenkung), und mit ihrem anderen Ende ortsfest am Fahrzeugaufbau angelenkt
sind. So zuverlässig solche Teleskop-Stoßdämpfer als Lenkungsdämpfer im allgemeinen
auch wirken, so haften ihnen doch einige Nachteile an.
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Sie benötigen einen nicht unwesentlichen Bauraum und müssen - je nach
Einbauort - häufig entsprechend dem Ein- und Ausfedern der Fahrzeugräder größere
Auslenkbewegungen mitvollführen. Sie werden daher üblicherweise mittels Gummilager
angelenkt, wodurch eine Art kardanische An lenkung erzielt wird Die Verwendung von
Gummilagern hat jedoch zur Folge, daß die Schwingungsdämpfer vergleichsweise unpräzise
ansprechen, zumal die Arbeitawege des Stoßdämpfers bei dessen üblicher Anlenkung
im allgemeinen nur wenige Millimeter betragen.
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Diese Schwierigkeiten ergäben sich grundsätzlich auch dann, wenn anstelle
der Teleskop-Stoßdämpfer hydraulische Rotationsschwingungsdämpfer oder hydraulische
Hebeldämpfer als Lenkungsdämpfer eingesetzt werden,
wie dies beispeilsweise
aus der DE-PS 10 63 044 bekannt ist.
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Bei dieser bekannten Anordnung ist versucht worden, die kinematisch
bedingten Probleme beim Einsatz eines hydraulischen Hebeldämpfers dadurch auszuschalten
bzw. zu verringern, daß man den Hebeldämpfer im unmittelbaren Bereich des Lenkzapfens
des Fahrzeugrades derart montiert, daß die Mittelachse der Dämpferwelle mit der
Mittelachse des Lenkzapfens zusammenfällt, wobei das Gehäuse des Hebeldämpfers auf
dem Achsschenkel befestigt ist, während der Hebel des Dämpfers mit einem die Lenkbewegung
des Rades nicht mitmachenden Teil des Fahrzeuges fest verbunden ist; durch diese
Einbauweise soll u. a. sichergestellt werden, daß die Wirkung des Dämpfers nicht
im Laufe der Zeit durch mechanische Abnutzungserscheinungen im Bereich der Dämpferanlenkung
beeinträchtigt wird.
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Es ist leicht erkennbar, daß diese Einbauweise nur sehr beschränkt
angewendet werden kann und insbesondere bei modernen Vorderachskonstruktionen, wie
z. B. bei Konstruktionen mit radführenden Federbeinen, u. aw aus Platzgründen kaum
realisiert werden kann. Auch bei derartigen Anordnungen läge darüberhinaus grundsätzlich
die Schwierigkeit vor, daß die eigentlichen Arbeitswege des Rotationsschwingungsdämpfers
bzw.
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Hebeldämpfers nur vergleichsweise gering sind, weil die zu dämpfenden
Schwingungen (Flattern etc. der Fahrzeugräder) sich nur in der Größenordnung von
- 10 bewegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Rotationsschwingungsdämpfer
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß er insbesondere
als platzsparender präzise ansprechender Lenkungsdämpfer für Kraftfahrzeuge eingesetzt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird der Rotationsschwingungsdämpfer also so ausgebildet,
daß er von seiner äußeren Konstruktion sehr stark einer Flügelzellen-Pumpe mit exzentrisch
gelagertem Rotor ähnelt.
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Ein wesentliches Merkmal dieses erfindungsgemäßen Rotationsschwingungsdämpfers
ist, daß sein Rotor innerhalb der Rotorkammer ohne jegliche Winkelbeschränkung,
d.h. also auch um mehrere Umdrehungen, verdreht werden kann. Durch diese Ausbildung
ist es möglich, ihn bei Einsatz als Lenkungsdämpfer unmittelbar im Bereich der Lenkwelle
des Lenksystems, vorzugsweise innerhalb des Lenkgetriebes anzuordnen. Dadurch ergibt
sich der wesentliche Vorteil, daß die wirksamen Arbeitswege, bzw. Arbeitsverdrehungen,
des Rotors des Rotationsschwingungsdämpfers wesentlich vergrößert werden, weil das
Lenkgetriebe mit seiner Übersetzung zwischengeschaltet ist. Im allgemeinen kann
davon ausgegangen werden, daß einer Radauslenkung von 10 eine LenkwellalldLIJ;al
IKUIIJ von etwa 50 entspricht.
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Die Ansprechempflindlichkeit des Schwingungsdämpfers und seine Wirksamkeit
sind somit spürbar verbessert, zumal er ohne Zwischenschaltung irgendwelcher gummielastischer
Lagerteile eingebaut werden kann. Darüber hinaus wird für seine Unterbringung lediglich
ein vergleichsweise geringer Bauraum benötigt.
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Die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen hydraulischen Rotationsschwingungs
dämpfer in besonders vorteilhafter Weise im Zuge der Lenkwelle des Lenksystems einbauen
zu können, wird durch die durchgehend kreiszylindrische Ausbildung der Innenumfangswand
der Rotorkammer geschaffen, die es dem Rotor des Rotationsschwingungsdämpfers ermöglicht
während des Lenkens entsprechend den Lenkwellenverdrehungen erforderlichenfalls
ebenfalls mehrere Umdrehungen zu vollführen. Bekannte Rotationsschwingungs dämpfer
und Hebeldämpfer sind wegen ihrer nur beschränkten Verdrehbarkeit hierzu nicht in
der Lage.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen
Querschnitt des erfindungsgemäßen Rotationsschwingungsdämpfers und Fig 2 die Lenkanordnung
eines Kraftfahrzeuges mit eingebautem Rotationsschwingungsdämpfer gemäß der Erfindung.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Rotationsschwingungsdämpfer besteht
im wesentlichen aus dem nur angedeuteten Dämpfergehäuse 1 und dem zylindrischen
Rotor 2. Dieser ist innerhalb einer im Gehäuse 1 gebildeten ebenfalls zylindrischen,
d. h. mit einer durchgehend kreiszylindrischen Innenumfangswand 8 ausgestatteten
Rotorkammer 3 drehbar gelagert. Die Lagerachse A des Rotors 2 ist in einem mit e
bezeichneten Abstand zur Mittenachse B der zylindrischen Kotorkammer 3 angeordnet,
d. h. der Rotor 2 ist innerhalb der Rotorkammer 3 exzentrisch gelagert. Der Rotor
trägt zwei Dichtflügel 4, die innerhalb von im Rotor 2 angeordneten Rotorschlitzen
5 ein- und ausschiebbar gelagertfisind. Im Ausführungsbeispiel sind diese Schlitze
radial angeordnet, es ist jedoch auch möglich, diese - wie z. B. bei Flügelzellenpumpen
bekannt - tangential verlaufen zu lassen. Die beiden Dichtflügel 4 werden durch
Druckfedervorrichtungen 17, die in den Rotorschlitzen 5 unterhalb der Dichtflügel
angeordnet sind, dichtend gegen die Innenumfangswand 8 der Rotorkammer gedrückt.
Innerhalb der Rotorkammer 3 werden somit zwei durch die Dichtflügel 4 voneinander
getrennte Arbeitskammern 9 und 10 gebildet, welche mit einer inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit
gefüllt sind.
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Es ist aus Fig. 1 gut erkennbar, daß die Volumen der beiden Arbeitskammern
9 und 10 verändert werden, wenn der Rotor 2 innerhalb der Rotorkammer verdreht wird;
das Volumen der einen Rotorkammer wird vergrößert, während das Volumen der anderen
Rotorkammer gleichzeitig verkleinert wird. Welches Kammervolumen jeweils größer
und welches kleiner wird hängt jeweils von der Drehrichtung des Rotors sowie von
der momentanen räumlichen Stellung der beiden Dichtflügel ab.
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Beide Rotorkammern 9 und 10 stehen über einen Durchlaßkanal 6 miteinander
in Verbindung, so daß beim Verdrehen des Rotors 2 Hydraulikflüssigkeit aus der sich
in ihrem Volumen verkleinernden einen Arbeitskammer durch den Kanal gedrosselt,
also schwingungsdämpfend, in die sich in ihrem Volumen vergrößernde andere Arbeitskammer
überströmen kann, wie dies bei hydraulischen Schwingungsdämpfern, insbesondere auch
Teleskop-Stoßdämpfern allgemein üblich ist. Im Ausführungsbeispiel ist innerhalb
des Durchlaßkanales 6 zusätzlich ein Drosselventil 7 vorgesehen, wodurch es einfacher
ist, die gewünschte Drossel- bzw Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfers
zu erzielen. Im Ausführungsbeispiel ist das DrJsselventil 7 innerhalb des Durchlaßkanaies
6 so angeordnet, daß es für beide Durchflußrichtungen wirksam ist. Im allgemeinen
wird man es jedoch aus fertigungstechnischen Gründen vorziehen, geradlinige Durchlaßkanäle
zu verwenden, z. B. für jede Durchströmrichtung einen Kanal mit je einem für diese
Durchflußrichtung wirksamen Drosselventil.
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Wenn der erfindungsgemäße hydraulische Rotationsschwingungsdämpfer
als Lenkungsdämpfer eingesetzt wird, ist es am vorteilhaftesten, ihn - wie in Fig.
2 beispielhaft dargestellt - unmittelbar im Bereich der Lenkwelle und des Lenkgetriebes
der Fahrzeuglenkung anzuordnen und zwar derart, daß der Rotor des Schwingungsdämpfers
koaxial zur Lenkwelle 11 liegt und mit dieser, zum Beispiel mit ihrem Lenkritzel,
formschlüssig verbunden ist, während das Dämpfergehäuse ortsfest am Fahrzeugaufbau
o. ä.. befestigt ist. Da bei dieser Einbauweise besondere Anbau- oder Anlenkteile
nicht benötigt werden und darüber hinaus die Übersetzung des Lenkgetriebes zu einer
Vergrößerung der wirksamen Arbeitswege (Drehwinkel) des Schwingungsdämpfer führt,
ist der für die Unterbringung des Rotationsschwingungsdämpfers benötigte Bauraum
an sich von vornherein vergleichsweise klein. Er kann weiter verringert werden,
wenn der Rotationsschwingungsdämpfer in das Lenkgetriebe integriert wird, d. h,
mit diesem zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt wird.
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In Fig. 2 ist eine Fahrzeuglenkung mit einer Zahnstangenlenkung angedeutet,
wobei die Zahnstange mit 14 und das das mit dieser zusammenwirkende Zahnritzel der
Lenkwelle 11 enthaltende Lenkgetriebegehäuse
mit 13 beziffert ist.
Der Vollständigkeit halber sind die beiden lenkbaren Räder mit 16, die die Spurstangenhebel
dieser Räder mit der Zahnstange verbindenden Spurstangen mit 15 und das Lenkrad
mit 12 beziffert.
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Es ist leicht erkennbar, daß im Lenkgestänge, z. B. durch Flattern
der Räder 16 verursachte Schwingungen etc. im Lenkgestänge über die Zahnstange 14
und das damit zusammenwirkende Lenkritzel in das Lenkgetriebe 13 und die Lenkwelle
11 und somit auch auf den Rotor 2 des dort eingebauten Rotationsschwingungsdämpfers
übertragen und durch diesen wirkungsvoll gedämpft werden, zumal die dabei auftretenden
Drehwinkel des Rotors infolge des zwischengeschalteten Lenkgetriebes drei bis fünf
mal so groß sind wie die Auslenkwinkel der Fahrzeugräder 16.
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Im Vergleich zu einem Einbau des Rotationsschwingungsdämpfers innerhalb
des Lenkgestänaes. d. h. vor dem Lenkgetriebe, - was grundsätzlich auch möglich
ist - ergeben sich somit bessere Dämpfungsvoraussetzungen.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Rotationsschwingungsdämpfer eignet
sich in besonderem Maße als Lenkungsdämpfer, weil er wegen seiner Fähigkeit, auch
mehrere Umdrehungen durchführen zu können, in besonders vorteilhafter Weise im Zuge
der Lenkwelle eingebaut werden kann. Er ist jedoch nicht auf den Einsatz als Lenkungsdämpfer
beschränkt.
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- L e e r s e i t e