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Hydraulischer Schwingungsdämpfer
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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit
einem über eine Kolbenmutter an einer Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben,
der mindestens ein Drosselorgan aufweist, dessen bei der Dämpfung wirksamer Querschnitt
durch ein temperaturabhängig reagierendes Steuerelement veränderbar ist, wobei das
Steuerelement am Ender Kolbenstange im Bereich des Dämpfungskolbens angeordnet ist
und über einen Steuerstift mit einer, in der Kolbenstange verlaufenden, in den oberhalb
des Dämpfungskolbens angeordneten Arbeitsraum mündenden Bohrung und mit einer zweiten
in den unteren Teil des Arbeitsraumes mündenden Bohrung zusammenarbeitet.
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Bei derartigen Stoßdämpfern wird die temperaturabhängige Viskosität
und somit die Dichteänderung der Dämpfungsflüssigkeit durch ein Steuerelement, mit
dem der Drosselquerschnitt in einem Drosselorgan verändert werden kann, kompensiert.
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Dabei wird angestrebt, über einen möglichst großen Temperaturbereich
weitestgehend konstante oder sogar überkompensierte Dämpfungskräfte zu erzeugen.
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Es sind Stoßdämpfer dieser Art bekannt, z.s. DE-OS 31 o6 766, bei
denen in einer hohlen Kolbenstange ein Flüssigkeitsvolumen eingeschlossen ist, daß
bei seiner temperaturbedingten Volumensänderung einen Steuerkolben axial verschiebt,
wobei durch die Veränderung des Durchflußquerschnittes unterschiedliche Dämpfungskräfte
erzeugt werden. Nachteilig ist bei derartigen Konstruktionen, daß einerseits eine
teure und einer aufwendigen Bearbeitung unterliegenden Kolbenstange vorgesehen werden
muß und andererseits eine Durchmesservergrößerung des gesamten Bauteiles in Kauf
genommen werden muß.
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Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer bekannt (z.B.
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US-PS 4 olo 829), bei denen unterhalb des Dämpfungskolbens am Ende
der Kolbenstange eine Ventileinrichtung angeschraubt, in der ein Steuerstift eingelagert
ist.
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Die temperaturgesteuerte Axialbewegung des Steuerstiftes erfolgt bei
einer derartigen Ausführungsform durch eine aus Metall bestehende Scheibe mit einem
hohen Ausdehnungskoeffizienten. Nachteilig ist hierbei, daß nur kleine Steuerwege
erzielt werden können.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Schwingungsdämpfer
mit einer aus Vollmaterial bestehenden Kolbenstange zu schaffen, bei dem eine vollständige
Kompensation der Dichteänderung der Dämpfungsflüssigkeit über einen weiten Temperaturbereich
durch große Steuerwege erzielt werden kann und wobei eine derartige Dämpfungskraftsteuerung
universell einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Steuerstift
in einer mit einem volumenändernden Stoff gefüllten Kammer axial verschiebbar geführt
ist, wobei die Kammer aus einem den Kolben aufnehmenden zylindrischen Teil und einem
ein Flüssigkeitsreservoir aufnehmenden zweiten Teil besteht.
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Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß durch die in sich abgeschlossene
Kammer eine kleinbauende und somit gewichtssparende Einheit geschaffen wird, die
unter Zuhilfenahme des kleinen eingeschlossenen Ulvolumens und dem kleinen Durchmesser
des Steuerkolbens die geforderten relativ großen Steuerwege ausführen kann. Außerdem
läßt sich die Einheit bei unterschiedlichen Kolbenstangenlängen und -durchmessern
durch Verwendung von Einheitsteilen universell einsetzen.
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Bei einer derartigen, bei verschiedenen Typen einsetzbaren Einheit
ist vorgesehen, daß die Kammer mit dem Kolben und dem Steuerstift als Einheit ausgebildet
ist und mit der Kolbenstange fest verbunden ist. Eine sichere und einfache Verbindung
zwischen der Einheit und der Kolbenstange wird bei einer^Ausführungsform dadurch
erreicht, daß als Verbindung zwischen der Kammer und der Kolbenstange auf der Außenfläche
der Kolbenstange ein Außengewinde vorgesehen ist, welches mit einem Innengewinde
der Kammer zusammenarbeitet.
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Nach einem wesentlichen Merkmal ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, daß der den Kolben aufnehmende Teil und/oder der das FlUssigkeitsreservoir
aufnehmende zweite Teil Bestandteil der Kolbenmutter ist/sind.
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Bei einer derartigen Ausführungsform ist von Vorteil, daß eine axial
kurzbauende Einheit geschaffen werden kann, welche auch darüber hinaus keine Durchmesservergrößerung
des gesamten Schwingungsdämpfers erfordert und die unabhängig einer bestimmten Schwingungsdämpfertype
einsetzbar ist.
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Zur Erzielung eines Minimums an axialer Baulänge ist bei dieser bevorzugten
Ausführungsform vorgesehen, daß der Steuerstift und der Kolben parallel zur Mittelachse
der Kolbenstange angeordnet ist. Hierbei wird die Steuereinheit
seitlich
neben der Kolbenstange eingesetzt und der Ulstrom von der Mittenbohrung der Kolbenstange
über mindenstens einen seitlichen Kanal zum Dämpfungselement hergestellt.
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Zur optimalen Ausnutzung des Raumangebotes innerhalb der Kolbenmutter
ist nach einem wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß das Flüssigkeitsreservoir aus.
mindestens zwei einzelnen Kammern besteht, welche über Verbindungskanäle untereinander
und mit dem den Kolben aufnehmenden zylindrischen Teil der Kammer verbunden sind.
Hierbei bietet sich bei einer solchen, Kolbenmutter eine Sechserteilung an, bei
der die eine Kammer das eigentliche Steuerelement enthält und die übrigen fünf Kammern
als Flüssigkeitsreservoir herangezogen werden können.
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Zur einwandfreien Abdichtung des Kolbens gegenüber der Steuerflüssigkeit
und dem Schwingungsdämpferinnenraum ist vorgesehen, daß auf der der Steuerflüssigkeit
zugewandten Seite des Kolbens eine Dichtung angeordnet ist, dabei dient mit Vorteil
die Stirnseite des Kolbens und die Umfangsfläche des durch den Kolben hindurchverlaufenden
Steuerstift als Abstützfläche der Dichtung.
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Zur Erzielung eines kraftschlüssigen Kontaktes des Steuerstiftes zur
eingeschlossenen Steuerflüssigkeit ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß
auf der der Steuerflüssigkeit entgegengesetzten Seite des Kolbens eine Druckfeder
angeordnet ist, die sich an der Stirnfläche des Kolbens und der Stirnfläche der
Kolbenstange abstützt.
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Bei Verwendung eines unabhänigen Einheitsteiles, welches mit-dem Kolbenstangenende
verbunden ist, ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß der das Flüssigkeitsreservoir
aufnehmende Teil der Kammer im Durchmesser größer als der den Kolben aufnehmende
Teil ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
näher erläutert.
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Es zeigt: Figur l einen Schnitt durch einen Schwingungsdämpfer im
Bereich des Dämpfungskolbens Figur 2 eine weitere Ausführungsform im Schnitt eines
temperaturabhängig reagierenden Steuerelementes Der in Figur 1 dargestellte Schwingungsdämpfer
besteht im Prinzip aus dem Zylinderrohr 14, der Kolbenstange 11 und des daran befestigten
Dämpfungskolbens lo, in dessen unteren Bereich eine temperaturgesteuerte Ventileinrichtung
1 vorgesehen ist.
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Die temperaturgesteuerte Ventileinrichtung 1 besteht aus dem auf das
Kolbenstangenende aufgeschraubte Gehäuse 2 mit dem Flüssigkeitsreservoir 2'. Die
Steuerflüssigkeit beaufschlagt einen mittels O-Ring (Dichtung 3) abgedichteten Steuerstift
4, dessen konisches Ende 4' mit Spiel in das konische Ende 5 der Kolbenstangenbohrung
6 hineinragt, wodurch ein konischer Ringspalt entsteht. Bei zunehmender Erwärmung
bzw. Abkühlung der eingeschlossenen Steuerflüssigkeit wird der konische Ringspalt
enger bzw. gröRer, wodurch entsprechend unterschiedliche Dämpfungskräfte erzeugt
werden.
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Eine vorgespannte Schraubenfeder 7 (Druckfeder) zwischen der Stirnseite
15 des Steuerkolbens 16 und der Stirnfläche 17 des Endes der Kolbenstange 11 garantiert
den kraftschlüssigen Kontakt des Steuerstiftes 4 zu der in der Flüssigkeitskammer
2' eingeschlossenen Steuerflüssigkeit.
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Durch die Schraubverbindung 18 ist die Ventileinrichtung 1 einstellbar.
Als Verdrehsicherung dient ein mit der Kolbenmutter 8 verbundenes und örtlich in
eine Nut des Gehäuses 2 eingedrücktes Sicherungsblech'9. Am Gehäuse 2 sowie dem
oberhalb
des Kolbens lo befindlichen Bereich der Kolbenstange 11 befinden sich Strömungsöffnungen
12 und 13, die mit der Zentralbohrung 6 der Kolbenstange 11 in Verbindung stehen.
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Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers
handelt es sich im Prinzip wie in der Figur 1 um ei-ne temperaturgesteuerte Ventileinrichtung
1 , die im Endbereich der Kolbenstange 11 angeordnet ist. Der Dämpfungskolben lo
unterteilt auch bei diesem Ausführungsbeispiel den Innenraum des Zylinderrohres
14 in zwei einzelne Arbeitsräume. Der Dämpfungskolben lo ist auf der Kolbenstange
11 mit einer Kolbenmutter 8 axial fixiert, wobei die Kolbenmutter 8 die Ventil einrichtung
1 -enthält.
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Die temperaturgesteuerte Ventileinrichtung 1 ist parallel zur Mittelachse
19 der Kolbenstange 11 angeordnet und besteht aus dem mittels eines O-Ringes 3 abgedichteten
Steuerstift 4, dessen Ende mit einer Aussparung 20 versehen ist.
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Das Ende des Steuerstiftes 4 ist in einer Bohrung 21 der Kolbenmutter
8 geführt, so daß bei axialer Verschiebung des Steuerstiftes 4 ein veränderlicher
Querschnitt zwischen der Aussparung 20 und der Bohrung 21 entsteht. Bei zunehmender
Erwärmung bzw. Abkühlung der in der Kolbenmutter 8 eingeschlossenen SteuerfrTüssigkeit
wird der Querschnitt enger bzw. größer, wodurch entsprechend unterschiedliche Dämpfungskräfte
erzeugt werden.
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Die Kolbenmutter 8 besitzt desweiteren über den Umfang verteilt angeordnete
Sackbohrungen 22, die als Flüssigkeitsreservoir der Kammer 2' dienen und untereinander
sowie mit der zylindrischen Bohrung 23 über Verbindungskanäle 24 verbunden sind.
Die Sackbohrungen 22 werden zur Bildung des Flüssigkeitsreservoirs durch eine Scheibe
25 verschlossen. Die Dichtigkeit wird durch entsprechende Dichtungen 26 gewährleistet.
Die Strömungsverbindung erfolgt über die Strömungsöffnung 13, der Zentralbohrung,
6 der Kolbenstange 11, dem Hohlraum 27, dem Durchflußquerschnitt 28 mit der Bohrung
21.
Die Durchflußmenge im kleinen Geschwindigkeitsbereich des Dämpfungskolbens
1o wird durch die Stellung des Steuerkolbens 16 und der damit verbundenen Querschnittsfläche
der Aussparung 20 bestimmt.
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Bezugszeichenliste 1 - Ventileinrichtung 2 - Gehäuse 2' - Kammer 3
- O-Ring (Dichtung) 4 - Steuerstift 4' - konisches Ende des Steuerstiftes 5 - konisches
Ende der Kolbenstangenbohrung 6 - Kolbenstangenbohrung 7 - Schraubenfeder 8 - Kolbenmutter
9 - Sicherungsblech 1o - Dämpfungskolben 11 - Kolbenstange 12 - Strömungsöffnung
(Bohrung) 13 - Strömungsöffnung (Bohrung) 14 - Zylinderrohr 15 - Stirnseite des
Steuerkolbens 16 - Steuerkolben 17 - Stirnfläche der Kolbenstange 18 - Schraubverbindung
19 - Mittelachse der Kolbenstange 20 - Aussparung 21 - Bohrung 22 - Sackbohrungen,
(Flüssigkeitsreservoir) 23 - zylindrische Bohrung 24 - Verbindungskanäle 25 - Scheibe
26 - Dichtungen 27 - Hohlraum 28- Durchflußquerschnitt