DE3442378A1

DE3442378A1 - Viskoser feder-daempfer

Info

Publication number: DE3442378A1
Application number: DE19843442378
Authority: DE
Inventors: Emile M. Cleveland Ohio Shtarkman
Original assignee: Imperial Clevite Inc
Current assignee: Clevite Industries Inc
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1985-07-04
Also published as: FR2555690A1; GB8426984D0; GB2150260B; CA1223282A; GB2150260A; BR8405142A; US4577842A

Description

PATENTANWÄLTF ; -; -

^3U2378ii _■ ^τϊ TISCHER; KERN & BREHM

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Albert-Rosshaupter-Strasse 65 ■ D 8000 München 70 - Telefon (069) 7605520 ■ Telex 5-212284 patsd Telegramme Kernpatent München

IMPERIAL CLEVITE INC. 20. November 1984

1275 Milwaukee Avenue, Suite 300 lC-40 Glenview, Illinois 60025
U.S.A.

Viskoser Feder-Dämpfer

Beschreibung;

In allgemeiner Hinsicht betrifft die vorliegende Erfindung lastaufnehmende bzw. lasttragende Vorrichtungen. Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung Stoßdämpfer der Bauart, die an Kraftfahrzeugen befestigt werden, und die sowohl eine elastomere Feder wie eine wahlweise unter Druck setzbare Kammer aufweisen, um Stöße zu absorbieren, um Bewegungsenergie zu verteilen, und/oder um eine Last zu tragen bzw. abzufangen. Für Fachleute ist jedoch ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung leicht in anderen Bereichen anwendbar ist, z.B. dort, wo ähnliche Feder-gedämpfte Vorrichtungen eingesetzt werden, um andere Gegenstände und Sachen zu schützen oder zu dämpfen bzw. abzufedern.

Bekannte Feder-gedämpfte Vorrichtungen der hier betrachteten Art weisen elastomere, auf Scherung beanspruchte Federn (nach-

stehend kurz "Scherfedern"), elastomere Trennwände, wahlweise unter Druck setzbare Glaskammern und Hilfskammern auf, in denen sich wiederum elastomere zusammengesetzte Partikelchen oder ein Druckmittel befinden. Ein solcher viskoser Feder-Dämpfer ist in der Deutschen Offenlegungsschrift 33 38 342 beschrieben, (Erfinder: Shtarkman Emily M.; Anmelder: Imperial Clevite Inc.). In dieser Druckschrift wird ein Flüssigkeits-freier, viskoser Feder-Dämpfer beschrieben, der ein- erstes Gehäuseteil aufweist, das über eine elastomere Scherfeder mit einem zweiten Gehäuseteil verbunden ist. Eine erste Kammer in diesem Dämpfer ist über eine elastomere Trennwand von einer zweiten Kammer in diesem Dämpfer getrennt. Es ist ein Ventil vorhanden, um wahlweise diese zweite Kammer mittels Druckgas oder Luft unter Druck zu setzen. In der ersten Kammer befindet sich eine Vielzahl elastomerer Teilchen, wobei eine Relativverschiebung zwischen den Gehäuseteilen dahingehend wirkt, die Scherfeder und die elastomeren Teilchen zu beanspruchen, und die Volumina der ersten und zweiten Kammer zu verändern.

Ein besonderes Problem der viskosen Feder-Dampfer liegt darin, daß eine wirksame Kontrolle über die Art der Verformung der elastomeren Federn solcher Vorrichtungen fehlt. Es ist wichtig, daß der Dämpfer in der Lage ist, Stöße zu absorbieren und Energie aufzunehmen und zu verteilen, die aus Kräften resultieren, die aus verschiedenen Richtungen auf den Dämpfer einwirken; hierbei können solche Dämpfer unterschiedlich auf Kräfte reagieren, die aus verschiedenen Richtungen einwirken. Es ist ein wichtiges und angestrebtes Betriebsverhalten solch eines Dämpfers, daß dieser auf solche unterschiedlichen Kräfte in beständiger und vorhersehbarer Weise reagiert. Bekannte Feder-Dämpfer leiden unter dem Nachteil, daß sie nicht-beständig reagieren, was auf nicht-axiale Schwingungen, Belastungen und Verformungen zurückführbar ist. Zu solchen nicht-axialen Verformungen gehören konische Verbiegungen, Verdrillungen, Verwindungen oder Drehungen in unterschiedlichem Ausmaß um die Achse des Dämpfers herum.

Eine solche Instabilität wird insbesondere dann verstärkt, wenn der Dämpfer so stark belastet wird, daß es zu einer erheblichen Komprimierung kommt, so daß hohe Scherkräfte auf die elastomeren Scherfedern ausgeübt werden.

Eine weitere besondere Schwierigkeit tritt dort auf, wo Scherbeanspruchungen eine Feder in Reibungseingriff mit einem ausgedehnten starren Bauteil bringen. Die resultierende Reibung führt zu einem Abrieb der Feder, verkürzt deren brauchbare Lebensdauer und schwächt diese Feder. Darüberhinaus begrenzt ein solcher Reibungseingriff die natürliche Verformbarkeit der Feder und beeinflußt deren Betriebsverhalten.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile und Schwierigkeiten zu vermeiden und einen verbesserten, selbststabilisierenden, flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfer bereitzustellen, der verbessertes Betriebsverhalten aufweist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfer bereitzustellen, der sowohl Lasten tragen wie Energie verteilen und aufzehren kann.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfer bereitzustellen, der bei seiner Anwendung einen konstanten Druck bzw. konstanten Gegendruck liefert.

Schließlich besteht noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfer bereitzustellen, welcher ein starres Bauteil aufweist, das seinerseits eine nicht-axiale Verformung des Dämpfers begrenzt.

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Weitere Aufgaben, Ziele, Vorteile und Besonderheiten des hier angesprochenen, neuen, flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfers ergeben sich für Fachleute aus dem Studium der Beschreibung und der Ansprüche unter Zuhilfenahme der Zeichnungen.

Die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe und Ziele ist ein viskoser Feder-Dämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, oder mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 oder mit den Merkmalen des Patentanspruches 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein selbst-stabilisierender, flüssigkeitsfreier, viskoser Feder-Dämpfer zum Dämpfen und Abfangen von Stößen bereitgestellt, der ein erstes Außengehäuse und ein zweites Außengehäuse aufweist. Eine elastomere Scherfeder verbindet das erste Außengehäuse mit dem zweiten Aussengehäuse. Innerhalb des Dämpfers befindet sich eine wahlweise unter Druck setzbare Gaskammer, und innerhalb dieser Gaskammer befindet sich eine Hilfskammer. Ein starres Bauteil ist in ein Lagerteil eingesetzt, das seinerseits über eine Gummi-Lagerschale innerhalb der Vorrichtung gehalten wird, um eine nichtaxiale Verformung des Dämpfers zu kontrollieren bzw. zu begrenzen.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist dieses starre Bauteil einen Stab und ein Rohr auf, wobei der Stab an einem Außengehäuse, und das Rohr an dem anderen Aussengehäuse fest angebracht ist, und beide bezüglich eines Innengehäuses geführt sind. Elastomere Scherfedern verbinden das erste Außengehäuse und das zweite Außengehäuse mit dem Innengehäuse. Innerhalb des Dämpfers befindet sich eine Anzahl wahlweise unter Druck setzbarer Gaskammern, wobei wenigstens eine Hilfskammer innerhalb einer dieser Gaskammern vorgesehen ist,

welche Hilfskammer mit einer Vielzahl elastomerer Teilchen gefüllt ist. Dem Innengehäuse sind Lagerteile zugeordnet, welche solche Abmessungen haben, daß sie den Stab und das Rohr eng führen; weiterhin sind elastomere Lagerschalen vorhanden, um die Lager am Innengehäuse zu befestigen, und um eine nicht-axiale Verformung der Vorrichtung zu kontrollieren bzw. zu begrenzen.

Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:

Fig. 1 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung einen selbst-stabilisierenden, flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfer, der in der gewählten Darstellung nicht belastet ist;

Fig. 2 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung

den Dämpfer nach Fig. 1 im Zustand einer nichtaxialen Verformung;

Fig. 3 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung den Feder-Dämpfer nach Fig. 1 in zusammengedrücktem Zustand;

Fig. 4 in vergrößerter Querschnittsdarstellung eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten, selbst-stabilisierenden, flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfers im unbelasteten Zustand; und

Fig. 5 in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung noch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten, selbst-stabilisierenden, flüssigkeitsfreien Feder-Dämpfers in nicht-belastetem Zustand, wobei, dieser Dämpfer mit einer Einrichtung zur Gewährleistung konstanten Druckes ausgerüstet ist.

Die mit den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese keinesfalls auf die dargestellten Ausführungsformen einschränken.

Mit den Fig. 1 bis 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines selbst-stabilisierenden, flüssigkeitsfreien, viskosen Feder-Dämpfers 10 zum Dämpfen und Abfangen von Stößen dargestellt. Dieser Dämpfer 10 weist ein erstes Außengehäuse 12 und ein zweites Außengehäuse 14 auf. Ein Innengehäuse 16 ist zwischen das erste und das zweite Außengehäuse eingesetzt. Eine erste elastomere Scherfeder 18 verbindet das erste Außengehäuse 12 mit dem Innengehäuse 16 und über dieses Innengehäuse 16 auch mit dem zweiten Außengehäuse 14. Eine zweite elastomere Scherfeder 20 verbindet das zweite Außengehäuse 14 mit dem Innengehäuse 16 und über dieses auch mit dem ersten Außengehäuse

Zum ersten Außengehäuse 12 gehört ein Gehäuseteil 22, das im wesentlichen die Gestalt eines Bechers aufweist, mit einer Seitenwand 26, die im wesentlichen senkrecht von einer Bodenwand absteht. Das Gehäuseteil 22 besteht aus starrem, vorzugsweise metallischem Material. Das erste Außengehäuse 12 ruht auf einer ersten Grundplatte 30, die an der Bodenwand 28 mit dem Gehäuse verbunden oder an diesem befestigt ist. Obwohl in der dargestellten Ausführungsform die Bodenwand 28 und die erste Grundplatte 30 mit abgerundeter, bogenförmiger Gestalt dargestellt sind, umfaßt die vorliegende Erfindung auch andere, aneinander angepaßte Ausführungen, einschließlich einfacher, ebener Platten und Wände.

Gegenüber der Bodenwand 28 ist die erste elastomere Scherfeder 18 an dem Endabschnitt der Seitenwand 26 angebracht oder befestigt, so daß zwischen dieser Scherfeder 18 und der Bodenwand 28 eine unter Druck setzbare Gaskammer 32 gebildet wird. Die Scherfeder 18 hat im wesentlichen die Gestalt eines stumpfen Kegelstumpfabschnittes, dessen äußerster radialer Endabschnitt an der Seitenwand 26 befestigt ist. Weiterhin weist diese Scher-

feder 18 eine mittige Öffnung 36 auf, in welche ein Abschnitt des Innengehäuses 16 eingesetzt und dort befestigt ist. Über ein Ventil 38 kann die Gaskammer 32 wahlweise unter Druck gesetzt werden.

Innerhalb der ersten Kammer 32 befindet sich eine erste Hilfskammer 40, die im vorliegenden Falle aus einem ringförmigen, elastomeren Schlauch 42 gebildet wird. Dieser Schlauch 42 bzw. dieses Rohr enthält vorzugsweise eine Vielzahl elastomerer Partikelchen innerhalb der Hilfskammer 40. Weiterhin befindet sich innerhalb der ersten Kammer 32 ein starres Bauteil, das vorzugsweise in Form eines Stabes 44 ausgebildet ist, der sich von der Bodenwand 28 weg längs der Achse des Dämpfers 10 in Richtung auf das zweite Außengehäuse 14 hin erstreckt. Dieser Stab 44 erstreckt sich wenigstens teilweise bis in das Innere des Innengehäuses 16 hinein.

Das zweite Außengehäuse 14 ist analog zum ersten Außengehäuse 12 aufgebaut und weist ein Gehäuseteil 24 auf, mit einer Deckenwand 48, von der eine Seitenwand 50 im wesentlichen senkrecht herabhängt.

Eine zweite elastomere Scherfeder 20 ist mit ihrem radialen äußersten Endabschnitt an der Seitenwand 50 befestigt; weiterhin weist diese zweite elastomere Scherfeder 20 eine mittige Öffnung 52 auf, mit welcher diese Scherfeder 20 am Innengehäuse 16 angebracht ist. Zwischen der Scherfeder 20 und der Deckenwand 48 ist eine wahlweise unter Druck setzbare Gaskammer 54 ausgebildet, welche über ein Ventil 56 unter Druck gesetzt werden kann. Das Außengehäuse 14 ist an einer zweiten Grundplatte 58 abgestützt, und kann über übliche Befestigungsmittel 60 an dieser Grundplatte 58 festgelegt oder befestigt sein.

Innerhalb der unter Druck setzbaren Kammer 54 des zweiten Aussengehäuses 14 befindet sich eine Hilfskammer 62, die im vorliegenden Falle aus einem ringförmigen, elastomeren Schlauch 64 besteht, der seinerseits vorzugsweise eine Anzahl elastomerer Partikelchen beinhaltet. Der Schlauch 64 ist vorzugsweise an der Deckenwand 48 befestigt.

Weiterhin befindet sich innerhalb dieser zweiten Kammer 54 ein zweites starres Bauteil, das vorzugsweise als Rohr 70 ausgebildet ist, welches sich von der Deckenwand 48 weg längs der Achse des Dämpfers 10 in Richtung auf das erst Außengehäuse 12 hin erstreckt. Dieses Rohr 70 erstreckt sich durch die Gaskammer hindurch bis wenigstens teilweise in das Innengehäuse 16 hinein·

Zum Innengehäuse 16 gehört ein erster Wandabschnitt 74 benachbart zum ersten Außengehäuse 12, sowie ein zweiter Wandabschnitt 76, benachbart zum zweiten Außengehäuse 14. Die Innengehäuse-Wandabschnitte 74, 76 weisen eine gekrümmte, glokkenförmige Gestalt auf, so daß beim Zusammendrücken des Dämpfers 10 ein Anliegen an den Scherfedern 18, 20 ohne jegliche Reibung gegeben ist. Zu diesen Wandabschnitten 74, 76 gehören zylindrische, sich in axialer Richtung erstreckende, erste, äußerste Endabschnitte, die an den Scherfedern 18, 20, angebracht sind. Diese äußersten ersten Endabschnitte gehen in sich in radialer Richtung erstreckende zweite äußerste Endabschnitte 82 und 84 über, die miteinander verbunden und gegenseitig abgedichtet sind. Eine erste elastomere Lagerschale in Form einer Hülse oder dgl. ist am Innengehä.use 16 angrenzend an das erste Außengehäuse 12 angebracht; weiterhin ist eine zweite elastomere Lagerschale 88 am Innengehäuse 76 benachbart zum zweiten Außengehäuse 14 angebracht. Das Stablager 90 ist an der ersten Lagerschale 86 angebracht und führt die axiale Verschiebung des Stabes 44 relativ zu der Lagerschale 86 und dem Innengehäuse 16. Das Rohrlager 92 ist an der zweiten Lager-

schale 88 angebracht und führt die axiale Verschiebung des Rohres 70 relativ zu der Lagerschale 88 und dem Innengehäuse 16. Die Lager 90 und 92 sind vorzugsweise selbst-schmierende Metall-Lager, die in der Fachwelt bekannt sind. Der Stab 44 und das Rohr 70 bilden zusammen mit dem Innengehäuse 16 ein starres Bauteil der Vorrichtung, wobei die Lagerschalen 86 und 88 eine vorgegebene Abweichung von der nicht-axialen Verformung des ersten und des zweiten Außengehäuses relativ zueinander zulassen, wie das nachstehend mehr im einzelnen erläutert wird.

Die Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäß aufgebauten Dämpfer, der sich im Zustand einer nicht-axialen Verformung befindet, die aus einer konischen Verdrillung des Dämpfers resultiert. Eine solche Verformung kann typischerweise dann auftreten, wenn der erfindungsgemäße Dämpfer als Halterung in einem typischerweise ausgebildeten Kraftfahrzeug-Radgestell eingebaufist. Bei dem mit Fig. 2 dargestellten Dämpfer sind die erste elastomere Scherfeder 18 und die erste Lagerschale 86 so verforait, daß die radialen Abschnitte der Scherfeder 18 und der Lagerschale 86 benachbart zum Ventil 38 zusammengedrückt sind, während die gegenüberliegenden Abschnitte der Scherfeder 18 und der Lagerschale 86 gereckt sind. In gleicher Weise weisen die zweite elastomere Scherfeder 20 und die zweite Lagerschale 88 Abschnitte benachbart zum Ventil 56 auf, die zusammengedrückt sind, während gegenüberliegende Abschnitte gereckt sind. Wenn die elastomeren Scherfedern 18 und 20 sowie die Lagerschalen 86 und 88 wirksam die nicht-axialen Kräfte tragen bzw. ausgleichen, welche die mit Fig. 2 dargestellte Verformung erzeugen, dann wird die typische Wirkung des Dämpfers bezüglich axialer Kräfte im wesentlichen nicht erreicht. Wenn jedoch die Verformung die Scherfedern und die Lagerschalen in üblicher Weise beanspruchen würde, um den Dämpfer in seiner vorgesehenen Weise zu beanspruchen, dann überwindet die erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung diese Schwierigkeit, indem eine Wechselwir-

kung zwischen dem Innengehäuse 16, dem Stab 44 und dem Rohr 70 vorgesehen wird, um eine konische oder nicht-axiale Verschiebung in vorgegebener Weise zu kontrollieren bzw. zu begrenzen. Diese Kontrolle bzw. Begrenzung wird durch die gezielte Auswahl und Anwendung der Gummi-Lagerschalen 86 und 88 erreicht. Das heißt, solange die axiale Verformung relativ klein ist, wird eine nicht-axiale Verformung bis zu einem vorgegebenen Maximum durch die elastomere Verformung der Lagerschalen 86 und 88 kontrolliert bzw. begrenzt. Wenn jedoch die axiale Verformung über diese Begrenzung hinausgeht, dann wird die nicht-axiale Verformung durch das Innengehäuse, den Stab und die Hülse abgestützt.

Mit der Fig. 3 ist der Dämpfer 10 im wesentlichen vollständig zusammengedrückt dargestellt. Ersichtlich hat das Rohr 70 den Stab 44 in einer solchen Weise aufgenommen, damit eine maximale axiale Verformung bzw. Ablenkung der Dämpfcervorrichtung möglich ist. Lediglich die Scherfedern 18 und 20 tragen die axialen Kräfte, welche den Dämpfer 10 bis zum dargestellten Zustand zusammengedrückt haben, während die Lagerschalen 86 und 88 bis zu einem vorgegebenen Wert irgendwelche nicht-axialen Kräfte tragen und ausgleichen.

Weiterhin ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die elastomeren Scherfedern 18 und 20 so verformt worden sind, daß sie beide an den Seitenwandabschnitten 74, 76 des Innengehäuses 16 anstoßen, und weiterhin auch die inneren Schläuche 42 und 44 mit den Hilfskammern 40 und 62 beanspruchen und zusammendrücken. Die Wandabschnitte 74,76 des Innengehäuses 16 weisen nunmehr eine solche Gestalt auf, daß nach Zusammendrückung des Dämpfers 10 die Scherfedern 18 und 20 an den Wandabschnitten 74 und 76 anliegen, ohne daß dort eine minimale Reibung auftritt. Das heißt, die gekrümmte, glockenförmige Gestalt der Wandabschnitte ist an die Scherfedern angepaßt, nachdem

diese verformt sind, wodurch jegliche Gleit- oder Schleifwirkung ausgeschlossen wird, die ansonsten zu einem Abrieb an den Federn führen könnte, die Wirkungsweise des Dämpfers beeinträchtigen und dessen Lebensdauer verkürzen könnte.

Mit den Fig. 4 und 5 sind alternative Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Zur Erleichterung sind in diesen Darstellungen gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen, ergänzt durch einen (') gekennzeichnet, während neue Bauteile durch neue Bezugsziffern charakterisiert sind. Der selbststabilisierende, flüssigkeitsfreie, viskose Feder-Dämpfer 10' ist im wesentlichen identisch zu dem mit Fig. 1 dargestellten Dämpfer 10 aufgebaut und weist ebenfalls ein erstes Außengehäuse 12', ein zweites Außengehäuse 14', ein Innengehäuse 16', eine erste elastomere Scherfeder 18' und eine zweite elastomere Scherfeder 20' auf.

Zum ersten Außengehäuse 12' gehört ein Gehäuseteil 22t das vorzugsweise eine becherförmige Gestalt aufweist mit einer Seitenwand 26', die im wesentlichen senkrecht von einer Bodenwand 28' absteht. Das erste Außengehäuse 12' ruht auf einer ersten Tragplatte 30', die am ersten Außengehäuse 12' über dessen Bodenwand 28' angebracht bzw. befestigt ist.

Gegenüber der Bodenwand 28' ist die erste elastomere Scherfeder 18' am Endabschnitt der Seitenwand 26' angebracht, so daß zwischen dieser Scherfeder und der Seitenwand eine unter Druck setzbare Gaskammer 32'gebildet wird. Die Scherfeder 18' weist im wesentlichen die Gestalt eines stumpfen Kegelstumpfabschnittes auf, dessen in radialer Richtung äußerster Endabschnitt an der Seitenwand 26' angebracht ist. Weiterhin weist diese Scherfeder 18' eine mittig angeordnete Öffnung 36 auf, in welche ein Abschnitt des Innengehäuses 16* eingeführt, und an diesem Abschnitt der entsprechende Rand der Scherfeder 18" befestigt ist. Die Gaskammer 32' kann wahlweise über ein Ven-

- 17 til 38' unter Druck gesetzt werden.

Innerhalb der ersten Gaskammer 32' befindet sich eine erste Hilfskammer 40', welche durch einen ringförmigen, elastomeren Schlauch 42' gebildet wird. Dieser Schlauch 42' begrenzt eine Hilfskammer 40', und innerhalb dieser Hilfskammer 40' befindet sich eine Vielzahl elastomerer Partikelchen. Weiterhin befindet sich innerhalb der ersten Gaskammer 32' ein starres Bauteil, das vorzugsweise als hohler Stab 45 ausgebildet ist, der sich von der Bodenwand 28' weg längs der Achse des Dämpfers 10 in Richtung auf das zweite Außengehäuse i4' zu erstreckt. Dieser hohle Stab 45 erstreckt sich wenigstens teilweise bis in das Innere des Innengehäuses 16' hinein. Im Endabschnitt des Stabes 45 benachbart zur Bodenwand 28' ist eine Öffnung 47 ausgespart, so daß ein Strömungspfad zwischen der Gaskammer 32' durch den hohlen Stab 45 hindurch bis in eine mittige Kammer resultiert.

Das zweite Außengehäuse 14' ist im wesentlichen analog zum ersten Innengehäuse 12' aufgebaut und weist ebenfalls ein Gehäuseteil 24' auf mit einer Deckenwand 48' und einer davon im wesentlichen senkrecht herabhängenden Seitenwand 50'. Eine zweite elastomere Scherfeder 20' ist mit ihrem in radialer Richtung äußersten Rand an dieser Seitenwand 50 angebracht. Diese zweite elastomere Scherfeder 20' weist ebenfalls eine mittige Öffnung 52' auf,in welche ein Abschnitt des Innengehäuses 16" hineinragt, an welchem Abschnitt der andere Federrand angebracht ist. Zwischen dieser zweiten Scherfeder 20' und der Deckenwand 48' ist eine wahlweise unter Druck setzbare Gaskammer 54' ausgebildet, welche durch das Ventil 56^;hindurch unter Druck gesetzt werden kann. Das Außengehäuse 14' ist an einer zweiten Tragplatte 58" abgestützt, und kann über übliche Befestigungsmittel 60' an dieser Tragplatte 58' befestigt sein.

Innerhalb der unter Druck setzbaren Gaskammer 54' im zweiten Außengehäuse 14' befindet sich wiederum eine Hilfskammer 62', die innerhalb eines ringförmigen, elastomeren Schlauches 64¹ ausgebildet ist und vorzugsweise eine Vielzahl elastomerer Partikelchen einschließt. Der Schlauch 64' ist vorzugsweise an der Deckenplatte 48' befestigt.

Weiterhin befindet sich innerhalb der zweiten Gaskammer 54' ein zweites starres Bauteil, das vorzugsweise als Rohr 71 ausgebildet ist, das sich von der Deckenwand 48 weg in Richtung der Achse des Dämpfers 10' auf das erste Außengehäuse 12' zu erstreckt. Das Rohr 71 erstreckt sich durch die zweite Gaskammer 54' hindurch bis wenigstens teilweise in das Innere des Innengehäuses 16* und die von diesem umschlossene mittige Kammer 49 hinein. Am Endabschnitt des Rohres 71 benachbart zur Deckenwand 48' ist eine Öffnung 61 ausgespart, so daß ein Strömungsmittelpfad von der zweiten Kammer 54* über das Rohr 71 bis in die mittige Kammer 49 resultiert.

Wiederum weist das Innengehäuse 16' einen ersten Wandabsphnitt 74 auf, der an das erste Außengehäuse 12' angrenzt, ferner einen zweiten Wandabschnitt 76', der an das zweite Außengehäuse 14' angrenzt. Diese Innengehäuse-Wandabschnitte 74",76' weisen eine gekrümmte, glockenförmige Gestalt auf, an denen sich die Scherfedern 18', 20' ohne jegliche Reibung anlegen können, wenn der Dämpfer 10' zusammengedrückt wird. Diese Wandabschnitte 74', 76' weisen zylindrische, sich in axialer Richtung erstrekkende, erste, äußerste Endabschnitte auf, die an den Scherfedern 18', 20' angebracht sind; diese ersten äußersten Endabschnitte gehen in sich in radialer Richtung erstreckende zweite äußerste Endabschnitte 82', 84' über, welche miteinander verbunden und gegeneinander sowie gegenüber einem Rohr 94 abgedichtet sind, wie das nachstehend noch im einzelnen erläutert wird. Eine erste elastomere Lagerschale 86' ist am Innengehäuse 16' angrenzend an das erste Außengehäuse 12' angebracht, und

eine zweite elastomere Lagerschale 88' ist am Innengehäuse 16' benachbart zum zweiten Außengehäuse 14' angebracht. Das Stablager 90' ist an dieser ersten Lagerschale 86 befestigt und führt eine axiale Verschiebung des Stabes 45 relativ zu der Lagerschale 86' und dem Innengehäuse 16' . Das Rohrlager 92' ist an der zweiten Lagerschale 88' befestigt und führt eine axiale Verschiebung des Rohres 70' relativ zu der Lagerschale 88' und dem Innengehäuse 16'. Die Lager 90' und 92' bestehen vorzugsweise aus selbst-schmierenden Metalllagern, die in der Fachwelt bekannt sind. Der Stab 54 bildet zusammen mit dem Rohr 70 und dem Innengehäuse 16' ein starres Bauteil der Dämpfervorrichtung, wobei die Lagerschalen 86' und 88' eine begrenzte nicht-axiale Verformung zwischen dem ersten und dem zweiten Außengehäuse relativ zueinander zulassen.

Wie nachstehend mehr im einzelnen erläutert wird, ist eine Einrichtung 96 zur Gewährleistung von konstantem Druck vorhanden. Nach der einen ( in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform) gehört zu dieser Einrichtung 96 ein Rohr 94, das in Strömungsmittelverbindung zwischen dem Dämpfer 10' und einer Quelle 98 für Druckgas steht. Diese Quelle für Druckgas kann vorzugsweise ein Kompressor sein, obwohl anstelle eines solchen Kompressors auch ein großes Volumen an Druckgas oder eine äquivalente Einrichtung verwendet werden kann. Typischerweise kann diese Quelle für Druckgas innerhalb des Kofferraumes eines Kraftfahrzeuges untergebracht sein, das mit diesem Dämpfer 10' ausgerüstet ist. Zwischen die Gasquelle 98 und den Dämpfer 10' ist ein, einen konstanten Gasdruck gewährleistendes Ventil 100 bekannter Bauart eingesetzt. Dieses Ventil 100 dient dazu, einen relativ konstanten Druck innerhalb des Dämpfers 10' in Übereinstimmung mit dessen anfänglicher Einstellung für einen gegebenen Belastungswert einzustellen. Das heißt, sofern der Druck innerhalb der Kammern 32', 54' und 49 des Dämpfers 10' abfällt, wird das Ventil 100 die Gasquelle veranlassen, weiteres, unter Druck gesetztes Gas nachzuliefern, um den anfänglichen Druck

innerhalb des Dämpfers 10' wieder herzustellen; sofern andererseits der Druck innerhalb des Dämpfers 10' ansteigt, wirkt das Ventil 100 dahingehend, Gas aus dem Dämpfer 10' in die Umgebung abzulassen, bis der vorgegebene Druckwert wieder erreicht ist.

Während ihres Betriebs hält die Druckkonstanthaltungs-Einrichtung 96 den Druck innerhalb der Kammern 32', 54' und 49 des Dämpfers 10* relativ konstant, unabhängig davon, ob sich die Vorrichtung in einem nicht-belasteten Zustand (Fig. 1) oder in .einem zusammengedrückten Zustand (Fig. 3) befindet. Diese Besonderheit liefert einen Dämpfer 10', dessen Federkraft im Bereich der gesamter^während des Betriebs auftretenden Belastung eine wesentliche höhere Konstanz aufweist. Dieses Merkmal führt auch dazu, daß die Dämp'fervorrichtung an sich ändernde Belastungen angepaßt werden kann, ohne daß eine wesentliche Änderung der Federkraft auftritt. Dies erfolgt einfach dadurch, daß das den Druck konstant haltende Ventil 100 ausgetauscht wird.

Mit Fig. 5 ist noch eine weitere Einrichtung zur Erzielung nahezu des gleichen Ergebnisses dargestellt; wiederum ist eine Einrichtung 96 zur Konstanthaltung des Druckes vorhanden, ohne daß jedoch ein Ventil 100 vorgesehen ist; im wesentlichen besteht diese Einrichtung 96 aus einem großen Gasbehälter 102, (dessen Volumen deutlich größer ist, als die zusammengenommenen Volumina der Kammern 32', 54' und 49). Dieser Gasbehälter steht in unmittelbarer Strömungsmittelverbindung mit dem Dämpfer 10' und ersetzt die Quelle 98 für Druckgas. Vorzugsweise ist das Volumen des Gasbehälters 102 wenigstens zweimal so groß wie die zusammengenommenen Volumina der Kammern 32', 54"

und 49. Dieser Behälter 102 kann mit dem Dämpfer 10' unmittelbar verbunden sein, und weil sein Volumen größer ist als die zusammengenommenen Volumina der drei Kammern, ändert sich das Gesamtvolumen des Behälter-Dämpfer-Systems nur geringfügig, unabhängig davon, ob sich der Dämpfer im un-belasteten Zustand

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(Fig. 1) oder in einem zusammengedrückten Zustand (Fig. 3) befindet; das heißt, im Verlauf der gesamten Belastung des Dämpfers bleibt dessen Druck relativ konstant. Bei Bedarf kann der Druck innerhalb des Behälter/Dämpfer-Systems entsprechend der vorhersehbaren Belastung eingestellt werden. In gleicher Weise können andere, in der Fachwelt bekannte Einrichtungen vorgesehen werden, um einen konstanten Druck, oder eine vorgegebene Druck/Hub-Charakteristik innerhalb des Dämpfersystems zu gewährleisten.

Der Dämpfer nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere geeignet als eine Vorrichtung, welche vorteilhafterweise nicht-axiale Kräfte aufnimmt, tragt und ausgleicht. Die elastomeren Lagerschalen 86,88 stabilisieren die auf den Dämpfer ausgeübte Belastung. Ein solcher Aufbau erlaubt Flexibilität und gewährleistet trotzdem die erforderliche Stabilität, um eine vorhersehbare und wirksame Betriebsweise des Dämpfers zu gewährleisten; ferner wird ein Dämpfer mit einer relativ langen Lebensdauer bereitgestellt.

Wie dargelegt, ist die Erfindung mit Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert worden. Für Fachleute ist ersichtlich, daß verschiedene Modifizierungen und Abänderungen der erläuterten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Auch derartige Modifizierungen und Abänderungen sollen deshalb vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung erfaßt sein, soweit sie sich unter den Gegenstand der Patentansprüche und deren Äquivalente subsummieren lassen.

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Claims

PATENTANWÄLTE 34*2378 EiLL Ί3 TISCHER; KERN & BREHM Albert-Rosshaupter-Strasse 65 · D 8000 München 70 ■ Telefon (089) 7605520 ■ Telex 5-212284 patsd ■ Teleqrammegempatent München IMPERIAL CLEVITE INC. 20. November 1984 1275 Milwaukee Avenue, Suite 300 IC-40 Glenview, Illinois 60025 Viskoser Feder-Dämpfer Patentansprüche;

1. Ein viskoser Feder-Dämpfer zum Dämpfen und Abfangen von Stoßen,

gekennzeichnet durch

ein erstes Außengehäuse (12) und ein zweites Außengehäuse (14); eine elastomere Scherfeder (18,20), welche das erste Außengehäuse mit dem zweiten Außengehäuse verbindet; eine wahlweise unter Druck setzbare Gaskammer (32,54) und eine Hilfskammer (40,62) innerhalb dieser Gaskammer; und ein starres Bauteil (16,44,70), dessen eines Ende an einem der Außengehäuse angebracht ist, und dessen anderes Ende in einem Lager (90,92) aufgenommen ist, das über eine elastomere Lagerschale (86,88) am anderen Außengehäuse befestigt ist, wobei die Lagerschale und das Bauteil die nicht-axiale Verformung begrenzen, so daß dieser Feder-Dämpfer gegen nicht-axiale Verformung geschützt ist.

2. Ein viskoser Feder-Dämpfer zum Dämpfen und Abfangen von Stoßen,

gekennzeichnet durch

ein erstes Außengehäuse (12), ein zweites Außengehäuse (14) und ein zwischen diese Außengehäuse eingesetztes Innengehäuse (16);

eine erste elastomere Scherfeder (18), die das erste Außengehäuse mit dem Innengehäuse verbindet, und eine zweite elastomere Scherfeder (20), die das zweite Außengehäuse mit dem Innengehäuse verbindet;

wenigstens eine wahlweise unter Druck setzbare Gaskammer (32,54) und eine Hilfskammer (40,62) innerhalb dieser Gaskammer; und

ein starres Bauteil (44,77), das an jedem der Außengehäuse fest angebracht ist, und einen Abschnitt aufweist, der eng in einem Lager (90,92) geführt ist, welches Lager seinerseits an der Vorrichtung über eine verformbare Lagerschale (86,88) angebracht ist, so daß dieser Feder-Dämpfer gegen nicht-axiale Verformung geschützt ist, weil lediglich eine begrenzte bzw. kontrollierte nicht-axiale Verformung des Dämpfers möglich ist.

3. Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das starre Bauteil einen Stab (44) aufweist, dessen eines Ende fest an dem ersten Außengehäuse angebracht ist; und dieses starre Bauteil weiterhin ein Rohr (70) aufweist, dessen eines Ende fest an dem zweiten Außengehäuse angebracht ist.

4. Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß

das andere Ende des Stabes (44) eng in einem ersten Lager (90) aufgenommen bzw. führbar ist; und

das andere Ende des Rohres (70) eng in einem zweiten Lager (92) aufgenommen bzw. führbar ist.

5. Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß

jedem der Lager (90,92) eine elastomere Lagerschale (86,88) zugeordnet ist, über welche dieses Lager am Innengehäuse (16) der Vorrichtung befestigt ist.

6. Der Feder-Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

innerhalb der Hilfskammer (40,62) eine Vielzahl elastomerer Partikelchen enthalten ist.

7. Ein viskoser Feder-Dämpfer zum Dämpfen und Abfangen von Stoßen,

gekennzeichnet durch

ein erstes Außengehäuse (12) und ein zweites Außengehäuse (14);

ein zwischen dem ersten und zweiten Außengehäuse angeordnetes Innengehäuse (16), das über eine Anzahl elastomerer Scherfedern (18,20) mit dem ersten und zweiten Außengehäuse verbunden ist;

eine wahlweise unter Druck setzbare Gaskammer (32,54), in wenigstens einem dieser Außengehäuse, und mit einer Hilfskammer (40,62), in wenigstens einer Gaskammer; und ein starres Bauteil (44,77), dessen eines Ende an einem dieser Gehäuse befestigt ist, und dessen anderes Ende in einem Lager aufgenommen bzw. geführt ist, das über eine elastomere Lagerschale am anderen Gehäuse befestigt ist, so daß dieser Feder-Dämpfer gegen nicht-axiale Verformung geschützt ist, weil

dieses starre Bauteil eine nicht-axiale Verformung des Dämpfers kontrolliert bzw. begrenzt.

8. Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Bauteil einen Stab (44) aufweist, der fest am ersten Außengehäuse angebracht ist; und dieses starre Bauteil weiterhin ein Rohr (70) aufweist, das fest am zweiten Außengehäuse angebracht ist, und solche Abmessungen aufweist, daß dieses Rohr den Stab aufnehmen kann.

9. Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Hilfskammer (40,62) eine Vielzahl elastomerer Partikel enthalten ist.

10. Der Feder-Dämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (16) einen gekrümmten Wandabschnitt aufweist, an welchem sich die Scherfeder (18,20) nach Zusammendrücken des Dämpfers ohne nennenswerte Reibung anlegen kann.

11. Der Feder-Dämpfer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ersten Außengehäuses eine erste unter Druck setzbare Gaskammer (32) ausgebildet ist; innerhalb des zweiten Außengehäuses eine zweite unter Druck setzbare Gaskammer (54) ausgebildet ist;

weiterhin eine mittige Gaskammer (49) vorhanden ist; und weiterhin eine Einrichtung zur Gewährleistung von konstantem Gasdruck vorhanden ist, die in Strömungsmittelverbindung mit sämtlichen Gaskammern (32,49,54) steht.

12. Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Gewährleistung von konstantem Gasdruck eine Quelle für Druckgas und ein den Druck konstant haltendes Ventil (100) aufweist (Fig. 4).

13- Der Feder-Dämpfer nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Gewährleistung von konstantem Gasdruck ein Behälter (102) ist, dessen Volumen größer ist als die zusammengenommenen Volumina sämtlicher Gaskammern (32,49,54) (Fig. 5).