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Stoßdämpfer Insbesondere im Flugzeug- und Kraftfahrzeugbau ist es
bekannt, ein Strömmittel, z. B. eine Flüssigkeit, zur Übertragung einer Bewegung
auf einen in einem Zylinder spielenden Kolben zu benutzen.
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Ferner ist es bekannt, eine Bewegung dadurch abzubremsen, daß einerseits
die Unverdichtbarkeit der Flüssigkeiten und andererseits der Reibungsverlust, der
beim Hindurchströmen einer Flüssigkeit durch eine kalibrierte Öffnung geringen Durchmessers
auftritt, ausgenutzt wird.
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In beiden Fällen überträgt die Flüssigkeit infolge ihrer Unverdichtbarkeit
die Stoßenergie unverzüglich auf den Kolben.
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Bei gewissen Anwendungen kommt es nun darauf an, diese übertragende
Wirkung zu verzögern, wenn nicht ganz in ihrer primären Phase zu unterdrücken. Diese
Notwendigkeit ergibt sich insbesondere für die bei Kraftwagen, Flugzeugen und für
ähnliche Aufgaben benutzten Stoßdämpfer, so oft es sich um die Abdämpfung von Schwingungen
handelt.
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In diesem Falle nämlich wird sich der Kolben des Dämpfers bei der
geringsten Ausschwingung verstellen, wenn die Flüssigkeit unmittelbar auf diesen
Kolben einwirkt, wobei jeder Richtungswechsel sich am aufgehängten Teil ruckweise
fühlbar macht.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist bereits in verschiedener Weise versucht
worden, indem entweder zwischen Flüssigkeit und Kolben ein Luftkissen belassen wurde
oder in gewissen Grenzen ausdehnbare Kammern zur Verwendung kamen.
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Diese beiden Lösungen sind zuweilen mit Schwierigkeiten verknüpft
und kommen oft zu teuer.
Die Erfindung, die diese Nachteile beseitigen
soll, betrifft nun einen Stoßdämpfer mit teilweise verdichtbarem Strommittel, das
sowohl zur Übertragung eines Antriebes als auch einer dämpfenden Wirkung verwendbar
ist und dessen Verdichtbarkeitsgrenze vorbestimmt und in sehr einfacher Weise willkürlich
verstellbar ist.
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Dieser neuartige Stoßdämpfer ist dadurch gekennzeichnet, daß das in
ihm enthaltene Strommittel aus einem flüssigen oder halbflüssigen Stoff besteht
und mit Teilchen in Berührung steht, die vorübergehende Volumenschwankungen erfahren
können.
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Unter halbflüssigen Mitteln sind hierbei Flüssigkeiten hoher Viskosität
zu verstehen. Es können aber auch pastenartige Mittel verwendet werden, die in ihren
äußersten Grenzen die Konsistenz eines Fettes haben.
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Auf diese Weise ist die Verdichtbarkeit des Gemisches flüssiger und
fester Stoffe auf die vorübergehende Volumenabnahme der festen Teilchen zurückzuführen.
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Vorteilhaft bestehen die festen Teilchen aus einem zelligen elastischen
Stoff.
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Gemäß einer Ausführungsmöglichkeit besitzen die festen Teilchen derartige
Kennlinien, daß sie in ihrem Einzelvolumen gleichzeitig, d. h. unter identischen
Druckverhältnissen in ähnlicher Weise schwanken. In einer abgewandelten Ausführungsart
jedoch können die festen Teilchen derart voneinander verschiedene Kennlinien aufweisen,
daß ihr Einzelvolumen in Abhängigkeit von verschiedenen Drücken schwankt, wodurch
eine Abstufung der Wirkungen erzielt wird.
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Diese festen Teilchen können in dem Strommittel in Suspension vorhanden
sein. Es ist jedoch auch möglich, in den festen oder beweglichen Wandungen, die
die das Strommittel enthaltenden Kammern abgrenzen, eine oder mehrere Aushöhlungen
vorzusehen, die zur Aufnahme der besagten Teilchen dienen, und die mit der Zylinderwandung
durch einen Durchlaß großer lichter Weite in Verbindung stehen.
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Nachstehend sei ein Beispiel dafür beschrieben, wie die Erfindung
praktisch verwirklicht werden kann. Werden in einen Öldruckstoßdämpfer, der beispielsweise
aus einem Zylinder und einem beweglichen Kolben mit einer Spritzdüse zum Übertreten
des Öles von der einen auf die andere Seite des Kolbens besteht, ein oder mehrere
Teilchen eines elastischen Stoffes (Kunstgummi oder Kunststoffe), der vorübergehende
Volumenschwankungen erfahren kann, eingeführt, dann ist das Gesamtvolumen Vt des
aus flüssigem Stoff Vl und festem Stoff Vs bestehenden Gemisches durch folgende
Formel gegeben Vt = Vl + Vs. Diese Summe schwankt mit dem Wert Vs, da Vl bei gleichem
Wert der Temperatur konstant ist.
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Wird Vs zu Vs' derart, daß Vs' < Vs ist, dann ist das neue Gesamtvolumen
Vt' = Vl + Vs' derart, daß Vt' < Vt und das Gemisch verdichtet sein wird.
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Es ist zu bemerken, daß jedes Teilchen einzeln für sich der Verdichtung
einen gewissen Widerstand entgegensetzt. Dieser Widerstand wächst nach einem in
der Mechanik bekannten Exponentialgesetz. Es erreicht in einem bestimmten Zeitpunkt
einen derartigen Wert, daß das Volumen praktisch nicht mehr weiter abnimmt. Der
Widerstand gegen das Zusammenpressen schwankt je nach dem für die Teilchen gewählten
Stoff und die diesen Teilchen erteilte Gestalt. Auf diese Weise ist es möglich,
mit Teilchen, die verschiedene Formen erhalten haben und aus ebenfalls verschiedenen
Werkstoffen bestehen, Volumenschwankungen zu erzielen, die in Abhängigkeit vom Innendruck
der Flüssigkeit verschiedene Werte annehmen.
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Infolgedessen kann durch Versetzung der Flüssigkeit mit einer gewissen
Zahl von Teilchen mit verschiedenem Verdichtungswiderstand eine Abstufung in der
Volumenabnahme der einzelnen Teilchen erzielt werden.
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Die abzudämpfenden geringen Schwingungsausschläge werden ganz oder
teilweise durch die Volumenänderung der am wenigsten widerstandsfähigen Teilchen
aufgenommen, während die größeren Schwingungsausschläge, die eine größere Zusammenpreßkraft
auslösen, außerdem auf die mit größerer Widerstandsfähigkeit behafteten Teilchen
einwirken werden.
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Infolge dieser Verdichtung des Strommittels werden die vorübergehende
Stillsetzung des Kolbens im Zylinder und der plötzliche Ruck vermieden, der beim
Wechsel der Gegeneinanderbewegung zwischen Kolben und Zylinder aufzutreten pflegt.
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Es sei beispielsweise erwähnt, daß für bereits durchgeführte Versuche
ein Kolbenstoßdämpfer bekannter Bauart verwendet wurde, der sich aus zwei konzentrischen
Rohren zusammensetzte, deren eine Seite je durch eine mit einem Befestigungsmittel
versehene Stirnwand abgeschlossen und das andere Ende mit einer die Kolbenstange
führenden Stopfbüchse versehen war, wobei diese Kolbenstange ebenfalls mit einem
Befestigungsglied versehen war.
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Der Innenraum des inneren Zylinders stand über Durchlässe einstellbaren
Querschnittes mit dem Ringspalt zwischen den beiden Rohren in Verbindung.
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Hohle Kunstgummikugeln waren in eine Ausnehmung des Kolbenkörpers
eingesetzt, und diese Ausnehmung selbst mündete an der Druckseite des Kolbens durch
eine Bohrung großen Querschnittes derart aus, daß der Zufluß bzw. Abfluß des Öles
bis zu der Ausnehmung durch keinen Ladungsverlust beeinträchtigt werden konnte.
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Bei entlasteter Stellung des Kolbens wurde der Stoßdämpfer mit 151
restlos aufgefüllt.
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Während ohne Bälle oder Kugeln der Stoßdämpfer hart arbeitete, weil
der Übertritt der Flüssigkeit von einer Kammer zur anderen durch die Düse gehemmt
war, wies der gleiche Dämpfer mit Bällen oder Kugeln einen fortschreitenden Widerstand
auf.
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In gewissen Anwendungsfällen kann es geboten sein, daß diese fortschreitende
Wirkung in beiden Richtungen der Gegeneinanderverstellung zwischen Kolben und Zylinder
in Erscheinung tritt. Es genügt alsdann, in der einen oder anderen vom Kolben abgegrenzten
Kammer verdichtbare feste Teilchen vorzusehen. Diese können so berechnet sein, daß
sie in beiden Richtungen der erwähnten Gegeneinanderverstellung
entweder
einen gleichen oder einen unterschiedlichen Widerstand bieten.
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Die festen, zelligen Teilchen können auch aus Naturgummi bestehen.
In diesem Falle ist als Strömmittel eine Flüssigkeit vorzusehen, die entsprechend
der bei Bremsen verwendeten Bremsflüssigkeit weder Metall noch Gummi angreift.