DE3429373A1

DE3429373A1 - Volumenausgleich und vorspannung fuer hydraulische drehfluegel-schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE3429373A1
Application number: DE19843429373
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Kühnel; Wolfgang 8721 Dittelbrunn Zirk
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1985-04-04

Description

NACHGjEREICHT

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FICHTEL £ SACHS AG, Schweinfurt

ANR 1 001

Patent- und GebrauchsmusterhIlfsanmeidung

VoIumenausg1eich und Vorspannung für hydraulische Drehflügel-Schwingungsdämpfer

Die Erfindung betrifft einen Drehf1ügel-Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem durch Statorflügel in mehrere Arbeitsräume unterteilten Stator, in dem ein mit Rotorflügeln versehener Rotor hin- und herdrehbar angeordnet ist, wobei den Arbeitsräumen über konstante Querschnitte zugängliche Speicher als Volumenausgleich bei Volumenschwankungen durch Erwärmung der Dämpfflüssigkeit zugeordnet sind.

Derartige Drehf1ügel-Schwingungsdämpfer werden speziell bei
schweren Kettenfahrzeugen verwendet, bei denen schon bei niedrigen Einfederungsgeschwindigkeiten hohe Dämpfkräfte erforderlich sind. Bei einem in der DE-OS 2 k57 0^2 vorgeschlagenen Schwingungsdämpfer erfolgt ein Volumenausgleich mittels einer konstanten Voröffnung zu einem elastischen Druckspeicher. Diese konstanten Voröffnungen führen jedoch zu einem Zielkonf1Ikt; werden nämlich die Voröffnungen für hohe Momentanleistungen ausreichend
groß dimensioniert, um den Dämpfer vor unzulässig hoher Druckbelastung zu schützen, so können bei kleinen Einfederungsgeschwindigkeiten nur geringe Dämpfkräfte erzeugt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, einen Ausgleich
der temperaturbedingten Volumenschwankungen des Arbeitsmediums
eines hydraulischen Drehf1ügel-Schwingungsdämpfers zu schaffen,

* ^: 3A29373

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der Voröffnungen vermeidet, aber dennoch ein Anheben des Druckniveaus durch temperaturbedingte Volumenzunahme der Dämpfungsflüssigkeit ausschließt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den Arbeitsräumen und dem Speicher bzw. den SpeI eher 1eitungen Ausgleichsventile angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird ein Schwingungsdämpfer geschaffen, bei dem bei Erkennung der momentanen Drehrichtung stets eine ausreichend groß dimensionierte öffnung in den momentan nicht mit Arbeitsdruck beaufschlagten Kammern gegeben ist.

Um einen Gleichlauf der Ventile zu erzielen, ist vorgesehen, daß die Ausgleichsventile paarweise starr miteinander und hydraulisch oder über eine Druckstange mechanisch gekoppelt sind. Durch diese Maßnahme wird ein gleichzeitiger Verschluß eines Querschnittes bei gleichzeitiger Öffnung des anderen Querschnittes zum jeweils anderen Arbeitsraum erzielt. Dabei ist als weiteres Ausgestaltungsmerkmal vorgesehen, daß die Ausgleichsventile entsperrbare Rückschlagventile mit großem Durchflußquerschnitt sind.

V/1 e ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, Ist bzw. sind den Ausgleichsventilen eine oder mehrere Speisepumpe(n) zugeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn merkmalsgemäß die Speisepumpen als vom Dämpferdruck angetriebene Kolbenpumpen ausgebildet sind. Vorteilhafterweise werden diesen Pumpen elastische Druckspeicher zugeordnet, die mit der jeweiligen Pumpe eine Baueinheit bilden.

Eine besonders einfache Ausführung der Speisepumpe wird erhalten, wenn der Kolben zugleich als Pumpen- und Federspeicherkolben benutzt wi rd .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Drehf1üge1-Schwlngungsdämpfers mit drehrichtungsgesteuerten Ausgleichsventilen;

Fig. 2 einen Drehflügel-Schwingungsdämpfer nach Fig. 1, wobei ein druckloser Sammelbehälter angeordnet ist;

Fig. 3 eine Speisepumpe mit einem integrierten, elastischen Spe i eher;

Fig. 4 eine Gesamtübersicht eines Drehflügel-Schwingungsdämpfers, und

Fig. 5 eine Pumpe zu dem Drehflügel-Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 4.

Der In den Fig. 1 und 2 dargestellte Drehflügel-Schwingungsdämpfer 10 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Stator 11, in dem ein Rotor 12 hin- und herdrehbar angeordnet ist. An der Innenwandung des Stators 11 sind Statorflügel 13 angeordnet, zwischen denen dem Rotor 12 zugeordnete Rotorflügel 14 verdrehbar sind. Durch die Statorflügel 13 und die Rotorflügel 14 wird der Innenraum des Stators 11 in benachbarte Druckkammern 18 und Saugkammern 19 unterteilt. Die Zuordnung dieser Kammern 18 bzw. 19 zur Saug- bzw. Druckseite erfolgt alternierend durch die jeweilige Drehrichtung des Rotors 12.

Zur Aufnahme von Dämpfkräften sind die Rotorflügel 14 mit Dämpfventllen 15 versehen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 12 mit zwei Rotorflügeln 14 versehen, denen zwei Statorflügel 13 zugeordnet sind; bei anderen Ausführungsformen können auch entsprechend mehr Dämpferflügel 13 bzw. 14 vorgesehen sein. Jedem Rotorflügel 14 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Paar gegeneinander gerichtete Dämpfventi1e 15 zugeordnet, deren Arbeitsrichtung sich mit der jeweiligen Drehrichtung (Pfeil) 20 des Rotors 12 ändert.

Die Rotorflügel 14 sind an Ihren Flügelenden mit Rotorf 1ügeldIchtungen 17 gegenüber der Innenwand des Stators 11 abgedichtet, während die Statorflügel 13 mit Statorf1ügeldichtungen 16 gegenüber dem Rotor 12 abgedichtet sind.

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Jeder Saugkammer 19 sind Saugkammeröffnungen 22 und jeder Druckkammer 18 Druckkammeröffnungen 23 zugeordnet. Diese Öffnungen und 23 führen über Leitungen 24 und 25 zu einer Ausgleichsventilanordnung 21. Diese Ausgleichsventi1 anordnung 21 weist ein Saugkammer-Rückschlagventil 26 und ein Druckkammer-Rückschlagventil 27 auf. Die beiden Rückschlagventile 26 und 27 sind bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Venti1 koppelung 28 in Form einer Druckstange mechanisch starr miteinander verbunden und geben einen jeweils benötigten Durchflußquerschnitt zu einer Speicherleitung 29 frei bzw. verschließen ihn.

Die Speieher 1eItung 29 führt - wie Fig. 2 zeigt - zu einem elastischen Speicher 30 bzw. zu einem drucklosen Sammelbehälter Dieser Sammelbehälter 31 steht unter atmosphärischem Druck und Ist nachfüllbar. Das aus dem Drehf1ügel-Schwingungsdämpfer 10 bei Erwärmung austretende Ausdehnungsvolumen wird diesem Sammelbehälter 31 zugeführt. Wird bei Abkühlung des Drehf1ügel-Schwingungsdämpfers 10 ein Ausgleichsvolumen in den Arbeitsräumen 18 bzw. 19 benötigt, so kann die Dämpfflüssigkeit mit Hilfe einer Speisepumpe 32 zurückgefördert werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Speisepumpe 32 ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Speisepumpe 32 kann durch den Dämpferdruck angetrieben werden, wobei die elastischen Speicher 30 zur Glättung des Pumpenstromes und des Pumpendruckes dienen. Bei der hier gezeigten, besonders einfachen Ausführungsform ist der Venti!kolben 37 mit einem Kolben-Rückschlagventil 34 versehen. Die Funktion des Rückschlagventiles 35 kann bei einer anderen Ausführungsform durch die Ausgleichsventile mit übernommen werden. Der Ventilkolben 37 arbeitet gegen eine Ventilfeder 38 und fördert die Dämpfflüssig~ ke it über eine Leitung 24 zum Arbeitsraum 18 bzw. 19. Diese vorgeschlagene Ventil- und Pumpenanordnung entlüftet den Drehflügel-Schwingungsdämpfer 10 bei Aufnahme des Betriebes automatisch. Bei der Montage mögl icherweI se eingeschlossene Luft wlrd über die Ausgleichsventile 21 ausgestoßen und in den drucklosen Sammelbehälter 31 geführt.

Während in den Fig. 1, 2 und 3 einzelne Komponenten der Schaltung um der vereinfachten Beschreibung willen getrennt dargestellt worden sind, dienen die Fig. 4 und 5 nunmehr dazu, das gesamte System im Zusammenhang zu erläutern.

In Fig. 4 ist 111 der Stator des Drehflügel-Schwingungsdämpfers. Der Rotor ist mit 112 bezeichnet. Er weist zwei Drehflügel 113 und 114 auf. Der Drehflügel 114 definiert innerhalb des Stators 111 zusammen mit zwei Statorflügeln 116 und 117 zwei Dämpfkammern 115a und 115b. Die Dämpfkammern sind durch Dichtungen 118, 119 und 120 abgedichtet. Die beiden Dämpfkammern 115a und 115b sind durch zwei Dämpfdurchlässe 121 und 122 miteinander verbunden, die gegensinnig gerichtete Rückschlagventile 123 bzw. 124 aufnehmen. Durch diese Rückschlagventile ist es möglich, das Dämpfverhalten des Schwingungsdämpfers in verschiedenen Drehrichtungen unterschiedlich einzustellen, wenn dies gewünscht wird.

Auf der linken Seite in Fig. 4 sind entsprechende Dämpfkammern abgebildet. Zur Beschreibung der Funktion brauchen diese nicht näher erläutert zu werden, da sie genauso wirken wie die Dämpfkammern 115a und 115b auf der rechten Seite.

Wenn der Rotor 112 sich gegenüber dem Stator 111 im Uhrzeigersinn dreht, so verkleinert sich die Kammer 115b, während sich die Kammer 115a vergrößert. Der Ausgleich findet dabei durch den Dämpfdurchlaß 122 statt, wobei das Rückschlagventil 124 offen ist. Wenn der Rotor 112 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, so verkleinert sich das Volumen der Dämpfkammer 115a, und es vergrößert sich das Volumen der Dampfkammer 115b, wobei der Ausgleich durch den Dämpfdurchlaß 121 bei geöffnetem Rückschlagventil 123 stattfindet. Diese Betriebsweise gilt solange, als das Gesamtvolumen der Dämpfflussigkeit in den beiden Dämpfkammern 115a und 115b konstant bleibt. Wenn sich das Gesamtvolumen der Dämpfflüssigkeit In den beiden Dämpfkammern 115a und 115b ändert, etwa Infolge einer Temperaturerhöhung sich vergrößert, so muß ein Volumenausgleich erfolgen, damit der Druck in den

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beiden Dämpfkammern 115a, 115b nicht über die zulässige Grenze ansteigt. Die Dampfkammer 115a.ist über eine Ausgleichsleitung 125a mit einem Auslaßventil 126a verbunden, während die Dampfkammer 115b über eine Ausgleichsleitung 125b mit einem Auslaßventil 126b verbunden ist. Die Auslaßventile 126a, 126b sind im Bei spielsfal 1 von Kugeln 127a, 127b gebildet, denen je ein Ventilsitz 128a, 128b zugeordnet ist. Die beiden Auslaßventile 126a, 126b sind über eine gemeinsame Rückführungs 1 eitung 129 mit einem Niederdruckvorrat 130 von Dämpfflüssigkeit verbunden. Ein Druckstab 131 liegt an den beiden Ventilkugeln 127a, 127b an. Dieser Druckstab 131 stellt eine zwangsläufige Abhängigkeit der Vent I1 zustände in den beiden Auslaßventilen 126a, 126b her, dergestalt, daß das Auslaßventil 126a offen ist, wenn das Auslaßventil 126b geschlossen ist und umgekehrt.

Wenn der Rotor 112 sich im Uhrzeigersinn dreht, so tritt hoher Druck in der Dampfkammer 115b auf, und dieser hohe Druck kann über die Ausgleichsleitung 125b nicht entweichen, da sich das Auslaßventil 126b unter diesem hohen Druck zwangsläufig schließt. Bei diesem Vorgang ist die Dämpfkammer 115a über die Ausgleichsleitung 125a und das Auslaßventil 126a an den Niederdruckvorrat (Tank) 130 angeschlossen, so daß eine etwaige Volumenzunahme durch Erwärmung der DämpfflüssigkeIt ausgeglichen werden kann, indem die Zunahme an DämpfflüssigkeIt über die Ausgleichsleitung 125a, das Auslaßventil 126a und die Drossel 132 zu dem Niederdruckvorrat 130 abfließt. Die Drossel 132 kann durch innere Widerstände in der Rückführungs1eitung 129, dem Auslaßventil 126a und der Ausgleichsleitung 125a ersetzt werden.

Es ist weiter Sorgo dafür getragen, daß die beiden Dämpfkammern 115a und 115b mit DämpfflüssIgkeIt nachversorgt werden, wenn sich das in ihnen vorhandene Flüssigkeitsvolumen reduziert. Hierfür sind Pumpen 133a und 133b vorgesehen. Die Pumpe 133a saugt Dämpfflüssigkeit über ein Pumpenansaugventi1 13^a an und speichert sie in einem Druckspeicher 135a, der über ein

ι Nachfül1 venti1 136a mit der Dampfkammer 115a in Verbindung

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steht. Die Pumpe 133a wird über eine Antriebsleitung 137a von dem Hochdruck angetrieben, der sich in der Dampfkammer 115b jeweils bei Drehungen des Rotors 112 im Uhrzeigersinn aufbaut. Entsprechendes gilt für die Schaltung der Pumpe 133b und ihrer zugehörigen Schaltkomponenten.

Wenn in einer der Dämpfkammern 115a ein Volumenrückgang des dort enthaltenen Dämpfflüssigkeitsvolumens eintritt, so füllt die eine oder die andere der Pumpen 133a bzw. 133b die jeweilige Dämpfkammer nach.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Pumpe 133a dargestellt, wobei die Pumpe 133b genauso aufgebaut sein kann. Die Pumpe 133a besitzt einen Pumpkolben 138a, der in einem Pumpzylinder 139a geführt ist. Eine mit dem Pumpkolben 138a verbundene Antriebskolbenstange 140a ist in einem Antriebszy 1 i nder 142a geführt. Der Antriebszylinder 142a ist über die Antriebsleitung 137a mit der Dampfkammer 115b verbunden. Der Pumpkolben 138a ist durch eine Schraubendruckfeder 143a in Fig. 5 nach rechts vorgespannt. Die Pumpkammer 144a zur Linken des Pumpkolbens 138a ist über das Pumpenansaugventi1 134a mit dem Niederdruckvorrat 130 verbunden. Die Pumpkammer 145a zur Rechten des Pumpkolbens 138a ist über das Nachfül1 venti1 136a mit der Dampfkammer 115a verbunden. Die beiden Pumpkammern 144a und 145a sind durch ein Rückschlagventil 146a verbunden, das zur Pumpkammer 145a hin öffnet.

Wenn in der Dampfkammer 115b infolge eines Drehstoßes im Uhrzeigersinn ein Druckstoß auftritt, so wird dieser Druckstoß über die Antriebsleitung 137a auf den Antriebszylinder 142a übertragen, so daß der Antriebskolben 140a nach links gedrückt wird und mit ihm der Pumpkolben 138a. Dabei wird das PumpenansaugventM 134a geschlossen und das Rückschlagventil 146a geöffnet. Der Pumpkolben 138a drückt die Schraubendruckfeder 143a zusammen. Dämpfflussigkeit gelangt durch das Rückschlagventil 146a In die rechte Pumpkammer 145a. Wenn

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der Druckstoß in der Dämpfkammer 115b zu Ende ist, befindet sich in der Pumpkanmer 145a ein Dämpfflüssigkeitsvolumen, welches durch die Schraubendruckfeder 143a unter einem Vordruck gehalten wird. Dieser Vordruck steht jederzeit zur Verfugung, um bei fehlender Dämpfflüssigkeit in die Dampfkammer 115a über das Nachfül1 venti1 136a und die Ausgleichsleitung 125a nachzufüllen. Eine plötzliche Entspannung der Schraubendruckfeder 143a durch ein Entweichen von Dämpfflüssigkeit über das Auslaßventil 126a kann auch bei öffnen des Auslaßventils 126a dank der Drossel 132 nicht stattfinden. Die Drossel 132 ist für die Höhe des Vordrucks verantwortlich. Die Pumpkammer 145a und die Schraubendruckfeder 143a sind In Fig. 4 durch den Druckspeicher 135b symbolisiert.

Wenn zu Beginn des Betriebs die Dämpfkammern 115a und 115b teilweise mit Luft gefüllt sind, so sammelt sich die Luft in der oberen Dampfkammer 115a. Wenn nach einer Hochdruckphase in der Dampfkammer 115a die Drehrichtung des Rotors 112 wechselt und das Auslaßventil 126a öffnet, so kann die noch komprimierte Luft entweichen, so daß jedenfalls nach einigem Hin- und Hergehen des Rotors 112 eine Entlüftung stattgefunden hat.

FRP-I Be/Bb3
04. 10.84

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Claims

FICHTEL & SACHS AG - - - —S- C, H WEINFURT

ANR l 001 485 ■ I.n^ohqerboht]

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

VOLUMENAUSGLEICH UND VORSPANNUNG FÜR HYDRAULISCHE DREHFLÜGEL-SCHWINGUNGSDÄMPFER

PATENTANSPRÜCHE -' /;? '

1, Drehflügel-Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem durch Sta- ..; torflügel in Arbeitsräume unterteilten Stator, in dem ein mit Rotorflügeln versehener Rotor hin- und herdrehbar angeordnet . .v..-_- " ist, wobei den Arbeitsräumen über konstante Querschnitte zugängliche Speicher als Volumenausgleich bei Volumens chwankun- :_; ^:. gen durch Erwärmung der Dämpf flüssigkeit zugeordnet sind, dad.. .,·-< gek,, daß zwischen den Arbeitsräumen (18, 19) und dem Speicher,"' ' (30, 31) bzw, den Speicherleitungen (29) Ausgleichsventile ■ .^: ;'. (26, 27) angeordnet sind, · ,'.

2. Drehflügel^Schwingungsd.ämpfer nach Anspruch 1, dad. gek, ,. daß ί -^ = ^;" die Ausgleichsventile (26, 27) mit den konstanten Querschnitt eh' '"■$■ ■"* (22, 23) in Reihe geschaltet sind, / . _."■--.; _: ;,■: -'^; :^:".· .■

3. Drehflügel^Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, ■ ./^' ' dad, gek., daß die Ausgleichsventile~(26, 27) paarweise starr miteinander und hydraulisch oder über eine Druckstange (28). ■/.,,:. mechanisch gekoppelt sind, - . '

4, Drehflügel-Schwingungsdäinpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, ^-'V^: ·: ' * dad. gek,, daß die Ausgleichsventile (26, 27) ent sperrbare ·,■;.._/,,-'■ v*

; ; Rückschlagventile mit großem Durchflußquerschnitt sind,. .>-^Λ. ·■-'■"

^: " - -■-■.•"fv'vV·-'

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5, Drehflügel-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek,, daß das aus den Ausgleichsventilen (26, 27) austretende Öl in einen dem atmosphärischen Druck zugänglichen Sammelbehälter (31) geführt wird.

6. Drehflügel^Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5₃ dad. gek., daß den Ausgleichsventilen (26, 27) eine oder rere Speisepumpe(n) (32) zugeordnet ist/sind.

7. Drehflügel-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen! bis 6, dad, gek., daß die Speisepumpen (32) als vom Dämpferdruck angetriebene Kolbenpumpen ausgebildet sind, , /-

8. Drehflügel^-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dad, gek,, daß ein Speicher" durch einen an sich bekannten

. Druckspeicher (30) gebildet ist, der mit der jeweiligen Speisepumpe (32) eine Baueinheit bildet, .-·.,--. ." ür-..

9. Drehflügel^Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dad, gek,, daß der Federspeicherkolben (33) als dem Rückschlag-

• · ventil (37) einstückig zugeordneter Plungerkolben ausgebildet ' ist, ... ' ■ ' ' ■■'-■■.V^-Αλ-λ"-.:

19.01,1983

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