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Flüssiglieitsstossdämpfer, insbesondere für Ktaraftfa. hrzeuge.
Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsstossdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Der den Gegenstand der Erfindung bildende Flüssigkeitsstossdämpfer kennzeichnet sich dadurch, dass er mindestens zwei Bremsglieder, z. B. Kolben, besitzt, welche in verschiedenen in-oder nebeneinanderliegenden, an dem Fahrzeug vorgesehenen Flüssigkeitsräumen angeordnet sind und von welchen mindestens eines mit dem schwingenden Teile des Fahrzeugs verbunden ist.
Diese Ausbildung bezweckt, die aus drehbaren oder geradlinig verschiebbaren Kolben bestehenden Bremsglieder unter Vermittlung der Bremsflüssigkeit so aufeinander wirken zu lassen, dass das eine der Bremsglieder die Stösse mit nach Massgabe des Stossausschlages zunehmendem Widerstand abbremst, während das andere dieses Bremsglied in Abhängigkeit von der Last unmittelbar oder mittels eines Hebels od. dgl. selbsttätig in die günstigste Lage einstellt.
Es sind bereits Flüssigkeitsstossdämpfer bekannt, bei welchem im Flüssigkeitsraum ein Kolben zwecks Regelung des Bremswiderstandes angeordnet ist. Der Kolben bildet in diesem Falle ein Steuerungglied, welches bezweckt, die Grösse des Durchflussquerschnittes zu verändern. Bei dem Gegenstand der Erfindung sind hingegen zwei als Bremsglieder wirkende Kolben vorhanden, von welchen der eine nicht nur als Steuerglied, sondern auch als ein unter Vermittlung der Bremsflüssigkeit, seine Bewegung auf das andere Bremsglied übertragendes Druckglied wirkt.
Die auf dieses Bremsglied, den Bremskolben, einwirkende Bremskraft nimmt also bei jeder beliebigen statischen Last, von der Ruhelage nach beiden Seiten, von Null auf einen den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepassten Höchstwert zu, so dass der Stossdämpfer bei einem Fahrzeug beispielsweise auf die kleinen Stösse nicht anspricht und mithin die Weichheit der Federung in vollem Umfange zur Wirkung kommen lässt, während mit zunehmender Heftigkeit der Stösse die Wirksamkeit des Stossdämpfers zunimmt. Das zweite auch als Druckglied wirkende Bremsglied verursacht bei jeder Änderung der statischen Last eine Lagenänderung des Bremskolbens, u. zw. derart, dass der Bremskolben bei jeder Last in die günstigste Ruhelage eingestellt wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, u. zw. zeigen die Fig. 1, 1 A, 2,3 und 4 je in einem senkrechten Schnitt vier verschiedene Ausführungsformen eines Stossdämpfers mit drehbaren Flügelkolben. Die Fig. 5-11 zeigen ebenfalls im senkrechten Querschnitt verschiedene Ausführungsformen von Stossdämpfern mit hin und her gehenden Kolben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist mit einem schwenkbaren Hebel B eine Welle A starr verbunden. Auf dieser Welle A ist mittels eines Keiles C od. dgl. der drehbare Kolben D befestigt, welcher zwei Flügel besitzt, die durch die etwa radial gerichteten Flächen E, E', E", jE'"und durch die zylindrischen Umfangsflächen e begrenzt sind. Die Umfangsflächen e sind in unmittelbarer Berührung mit dem ringförmigen Teil eines zweiten Kolbens F, der zwei Gruppen von Flügeln besitzt. Die Flügel der einen Gruppe erstrecken sich einwärts und sind durch die Flächen G, G', G", G"'und g begrenzt. Die inneren Flächen g dieser Flügel sind mit dem ringförmigen Teil des Kolbens D in Berührung.
Die sich auswärts erstreckenden Flügel der andern Gruppe sind seitlich durch die Flächen H, H', H", H'"und am Umfang durch die Flächen h begrenzt. Der Kolben F besitzt ausserdem zwei exzentrische äussere Umfangsteile I, F. Die Kolben D und F sind konzentrisch in einem Gehäuse J angeordnet. Letztere ist an der Innenseite mit vier paarweise angeordneten Flügeln oder Anschlägen K, K', K", Kill und zwei Regelungsschrauben M versehen und besitzt zwei exzentrische innere Umfangsteile L und L'. Das Gehäuse J besitzt zwei stirnseitige Wände, von denen die eine den Boden und die andere den abnehmbaren Deckel bildet. Ausserhalb und innerhalb des Kolbens F sind in dem Gehäuse J je vier getrennte
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kommunizieren und zusammen mit einem Vorratsbehälter N die Bremsflüssigkeit enthalten.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 A unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten in der Hauptsache dadurch, dass die Regelungsmittel um 900 versetzt angeordnet sind, wobei die Umfangsflächen h, welche die äusseren Flügel des Kolbens F begrenzen, exzentrisch oder geneigt angeordnet sind und mit den Regelungsgliedern m je einen nach Massgabe des Winkelweges der Flügel sich verengenden Kanal bilden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die zu beiden Seiten der inneren Flügel des Kolbens F befindlichen Kammern P und p unterschiedlich bemessen. Dadurch ergeben sich zwei zusätzliche kleine Kammern 2, welche mit dem den Kolben F umgebenden Raum durch Kanäle 3 in Verbindung stehen.
Im übrigen entspricht der Aufbau des in Fig. 2 dargestellten Stossdämpfers im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1.
Der Stossdämpfer nach Fig. 3 unterscheidet sich von den vorher beschriebenen dadurch, dass der Kolben F nur einen durch die Flächen H, H'und h begrenzten Flügel und einen exzentrischen Um- fangsteil I besitzt und entsprechend das Gehäuse J nur zwei Anschläge K, K'und einen exzentrischen
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Umfangsteil L aufweist, ferner nur zwei Flüssigkeitskammern 0, 0'und eine Regelungsschraube N enthält.
Der in Fig. 4 dargestellte Stossdämpfer ist gewissermassen die Umkehrung des Stossdämpfers nach Fig. 1. Während bei dem letzteren sich die Bremsung aussen vollzieht und die Mittel zur selbst- tätigen Einstellung des Hebelarmes b sich in der Mitte befinden, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 die umgekehrte Anordnung vorgesehen. Die Regelungsschraube M ist hiebei ersetzt durch ein einfaches
Hahnküken M, welches zentral in der Welle A gelagert und so eingerichtet ist, dass die Verbindung- kanäle zwischen den Kammern 0, 0'und 0", 0'" durch Verdrehen des Hahnkükens mehr oder weniger geöffnet werden können.
Auch die übrigen Elemente des Stossdämpfers besitzen hiebei die umgekehrte
Anordnung, wie noch weiter unten auseinandergesetzt wird.
Bei dem in den Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsbeispiel können die exzentrischen Umfangsteile auch durch Kanäle von entsprechender Form ersetzt werden.
An Stelle der in den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehenen drehbaren Flügelkolben können auch geradlinig hin und her gehende Kolben verwendet werden. Ausführungsbeispiele hiefür sind in den Fig. 5-11 dargestellt, wobei für die Teile gleicher Funktion dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1-4 verwendet sind.
Bei dem Stossdämpfer nach Fig. 5 ist mit dem Schwenkhebel B, der um die Achse J beweglich ist, durch den Gelenkzapfen C eine geradlinig verschiebbare Stange A. verbunden, die einen Kolben D trägt. Letzterer ist durch die Stirnflächen E, E'begrenzt und ist in dem Hohlraum eines Zylinders F verschiebbar. Die stirnseitigen Abschlusswände des Zylinders F mit den Aussenflächen G, Hund G', H' enthalten je einen Kanal R. Die Kanäle R verbinden die oberhalb und unterhalb des Kolbens D befindlichen Räume P und P'des Zylinders F mit dem Hohlraum 0 eines den Zylinder F enthaltenden Gehäuses J. Der Zylinder F ist in dem Hohlraum des Gehäuses J als Kolben in gewissen Grenzen in seiner Achsenrichtung beweglich.
K und K'sind die stirnseitigen Begrenzungsflächen des HollIraurnes 0, Der Umfang des Hohlraumes 0 ist etwa bei der Mitte hohlzylindrisch und nach den Enden hin bei L und L'hohlkegelig gestaltet. In der Wandung des Gehäuses J ist ein Kanal Q angeordnet. der die oberhalb und unterhalb des Zylinders F befindlichen Teile des Hohlraumes 0 verbindet. Dieser Kanal Q ist mittels einer Schraube M regelbar. Seitlich an dem Gehäuse J ist eine Vorratskammer N für die Bremsflüssigkeit angeordnet. 6 ist eine als Füllventil dienende Kugel und 4 der Verschluss für eine Luftauslassöffnung.
Der Stossdämpfer nach Fig. 6 unterscheidet sieh von dem in Fig. 5 dargestellten dadurch, dass der Hebelarm B eine Kurbel 7 antreibt, die auf den Kolben D unmittelbar einwirkt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 erfolgt der Antrieb ebenfalls mittels einer Kurbel, jedoch ist zwischen der Kurbel und dem Antrieb ein Lenker 8'eingeschaltet. Hiebei besitzt der Kolben zwei Stufen, so dass die Hubräume P und p unterschiedliche Querschnitte haben. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Hohlraum 9, welcher mit dem die Bremsflüssigkeit enthaltenden Hohlraum des Gehäuses J in Verbindung steht.
Der Stossdämpfer nach Fig. 8 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 5 dadurch, dass die beiden Kolben D und F in getrennten Hubräumen vorgesehen sind und dass an Stelle des festen Gelenkzapfens 5 ein beweglicher Gelenkzapfen C'vorgesehen ist, der den Hebel B mit der Stange l'des einen
Kolbens D verbindet.
Der in Fig. 9 dargestellte Stossdämpfer unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 8 lediglich dadurch, dass der Kolben F und sein Hubraum in doppelter Anordnung vorgesehen sind.
Der Stossdämpfer nach Fig. 10 entspricht in seinem Aufbau demjenigen nach Fig. 5. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Stange A des Kolbens D bei 12 unmittelbar mit der einen und das
Gehäuse J bei 11 mit der andern der in ihrer gegenseitigen Bewegung zu bremsenden Massen verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sind zwei getrennte Kolben F und F'vorgesehen, zwischen denen ein Exzenter oder Nocken 15 drehbar angeordnet ist. Mit diesem Exzenter oder Nocken werden die beiden Kolben durch Federn 13 und 13'in Eingriff gehalten. Die Welle A kann sich in einer Öffnung 16 verschieben. Die Kanäle oder Rinnen 14 sind an ihren Enden bei L verjüngt.
Bei den Stossdämpfern mit hin und her gehenden Kolben können statt zylindrischkegeliger Teile die in Fig. 11 dargestellten Rinnen oder Kanäle 14 vorgesehen sein, um die durch die Verjüngung beabsichtigte Wirkung zu erzielen.
Die Stossdämpfer nach den Fig. 1 und 3 haben folgende Wirkungsweise. Wenn der Hebel B in eine hin und her gehende Bewegung versetzt wird, werden die Welle A, der Kolben D und, da die Bremsflüssigkeit nicht zusammendrückbar ist, auch der Kolben F verdreht. Da in der mittleren Stellung, d. h. in der Umgebung der Ruhelage der Kolben der Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern 0, 0'...
durch die Kanäle L, L', 1, l'und Q ungehindert stattfinden kann, während mit zunehmendem Kolbenausschlag der Widerstand sowohl nach der einen als auch nach der andern Richtung hin wächst, ist es klar, dass sich zwischen den Kammern P, P'durch die engen Kanäle R unter gleichzeitiger entsprechender Volumenänderung dieser Kammern ein Flüssigkeitsaustausch ergeben muss, bis zu dem Augenblick, wo der auf die Flächen H, H'... wirkende Widerstand der gleiche ist aus beiden Richtungen
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der gleichen pendelnden Drehbewegung. Der Stossdämpfer passt sich daher selbsttätig den jeweiligen Betriebsverhältnissen an.
Da die Kanäle R infolge ihrer geringen Weite bei einem einzigen Stoss nicht genügend Zeit haben, für den Flüssigkeitsaustausch zur Wirkung zu kommen, bilden die Teile 1, B, D und F einen starren Körper, u. zw. so lange, bis die schnellen Stösse in der einen wie in der andern Richtung mit der gleichen Kraft erfolgen. Es ergibt sich hieraus, dass die Flächen H, H'... sich abwechselnd von der einen und von der andern Richtung her gegen die Anschläge X bewegen und dadurch einen Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern 0, 0'durch die exzentrischen Öffnungen bei 1, L, l'und L'und durch die regelbaren Kanäle Q bewirken.
Da sich aber die Austauschmenge infolge der Anordnung der exzentrischen Kanäle 1, l'und L, L'nach Massgabe des Anschlages der pendelnden Drehbewegung verändert, erfährt die Bremswirkung, die in der mittleren Stellung etwa gleich Null ist, eine stetige Zunahme, erforderlichenfalls bis zur vollständigen Blockierung. Ausserdem lässt sich mit Hilfe der Regelungsschraube M die Durchtrittsmenge der Flüssigkeit in den Kanälen Q und in umgekehrtem Verhältnis die Bremswirkung vergrössern oder verkleinern.
Die Wirkungsweise des in Fig. 1 A dargestellten Stossdämpfers ist etwa die gleiche, nur mit dem Unterschied, dass die selbsttätige Veränderung des Flüssigkeitsaustausches durch die Kanäle Q durch die geneigte oder exzentrische Anordnung der Flächen h verursacht wird.
Die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Stossdämpfers unterscheidet sich von. dem Stossdämpfer nach Fig. 1 dadurch, dass die Bremswirkung in der einen Richtung grösser ist als in der andern.
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Die kleineren Seitenflächen E'und E" begrenzen die Flüssigkeitskammern p, welche kleiner sind als die von den grösseren Seitenflächen E und Eilt begrenzten Flüssigkeitskammern P. Da bei dem gleichen Stoss der Druck der Ausgleichsflüssigkeit in den Kammern p grösser ist als in den Kammern P, so wird die Flüssigkeit durch die Seitenflächen der Kolben in den Kammern p mit grösserer Kraft verdrängt, woraus sich ergibt, dass die Kammern P hinsichtlich des Widerstandes den andern Kammern überlegen sind.
Zum Ausgleich dieser beiden Kräfte muss daher dem Kolben F ein entsprechend grösserer Widerstand von der Seite entgegenwirken, von welcher der stärkste Stoss kommt, d. h. von der Ausgleichskammer P. Zu diesem Zweck werden die exzentrischen Umfangsteile 1 oder L oder einer von beiden in der Richtung verengt oder verschlossen, in welcher der Widerstand vergrössert werden soll. Dadurch ist der vollkommene Gleichgewichtszustand des Regelungssystems geschaffen, da einerseits eine grössere Kraft und anderseits ein grösserer Widerstand vorhanden sind. Da jedoch der Widerstand und die Kraft in der gleichen Richtung zunehmen, ergibt sich eine Zunahme der Bremswirkung im Verhältnis der Differenz zwischen den Flächen E, E'... des Kolbens D. Die Kanäle 3 sind zu dem Zweck vorgesehen, um die Kammern 2 mit der Umlaufflüssigkeit in Verbindung zu setzen.
Bei dem Stossdämpfer nach Fig. 4 sitzt der Bremskolben F auf der Welle A, und der Regelungskolben D befindet sich aussen. Hiebei findet der Austausch der Flüssigkeit zusätzlich zu der Strömung längs der exzentrischen Umfangsteile 1 und L ebenso wie die Regelung durch die den Kolben F und die Welle A durchsetzenden Kanäle Q und durch das drehbare Hahnküken M statt.
Es sind also die Anschläge K unter Vermittlung der Kanäle R und der Flügelflächen. E des Kolbens D beweglich. Obwohl bei diesem Stossdämpfer die umgekehrte Anordnung der einzelnen Teile vorhanden ist wie bei dem Stossdämpfer nach den Fig. 1-3, ist die Wirkungsweise die gleiche.
Die Wirkungsweise des in Fig. 5 dargestellten Stossdämpfers ist folgende. Bei der Schwenkbewegung des Hebels B wird durch die Stange A der Kolben D angetrieben, dessen Stirnflächen E und E' die Flüssigkeit in den Räumen P, P'abwechselnd in der einen und in der andern Richtung komprimieren, wodurch der Zylinder F an den Bewegungen des Kolbens D teilnimmt. Der Verschiebung des den Bremskolben bildenden Zylinders F wirkt infolge der kegeligen Gestaltung des Hohlraumes 0 des Gehäuses J ein nach Massgabe seiner Verschiebung zunehmender Bremswiderstand entgegen.
Da der mittlere Ver- schiebungsweg in beiden Richtungen der gleiche ist, stellt sich allmählich der Kolben infolge des Flüssigkeitsaustausches durch die sehr engen Kanäle R so ein, dass der Gleichgewichtszustand zwischen den Drücken in den Räumen P und P'hergestellt wird. Dadurch wird der Hebel selbsttätig in seine günstigste Arbeitsstellung gebracht. Mittels der Schraube M kann die Bremswirkung geregelt werden.
Der Stossdämpfer nach Fig. 6 arbeitet in der gleichen Weise, nur mit dem Unterschied, dass der Kolben D durch den mit der Welle A verbundenen Kurbelarm 7 angetrieben wird.
Der Stossdämpfer nach Fig. 7 ist entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten so beschaffen, dass die Bremswirkung in der einen Richtung stärker ist als in der andern, wobei der Hebel B selbsttätig dauernd in die günstigste Ruhelage eingestellt wird. Zu diesem Zweck besitzt der Stossdämpfer einen Kolben D mit zwei verschieden grossen Stirnflächen E, F. Ferner ist der Kegelwinkel des Hohlraumes 0 des Gehäuses J bei L entsprechend vergrössert, um das gleiche Ergebnis zu erhalten wie bei dem Stossdämpfer nach Fig. 2.
Bei den Ausführungen nach den Fig. 8 und 9 werden der Hebel B und der als Bremsglied dienende Kolben F durch den Kolben D stets in seine günstigste Arbeitsstellung gebracht.
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Der Stossdämpfer nach Fig. 10 hat die gleiche Wirkungsweise wie derjenige nach Fig. 5. Lediglich der Hebel B ist fortgelassen.
Bei dem Stossdämpfer nach Fig. 11 werden sämtliche inneren Teile einschliesslich der Achse A und des Hebels B verstellt, um die günstigste Arbeitsstellung herbeizuführen. Zu diesem Zweck nimmt der Kolben F die Stelle des Kolbens D ein. Das Gehäuse J dient als Kolben, während der Kolben D als Gehäuse dient. Trotz dieser Vertauschung der einzelnen Teile ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei den übrigen Stossdämpfern. Eine Abweichung besteht nur in der Anordnung der Kanäle oder Rinnen 14, welche sich nach den Enden bei L bis auf Null verjüngen. Der Antrieb erfolgt hiebei mittels eines Exzenters oder Nockens 15.
Die in dem äusseren Gehäuse vorgesehene Öffnung 16 ermöglicht eine Lagenänderung des Hebels B, und die Kolben werden durch die Federn 13 und 13'stets wieder in die Ruhelage zurück- gebracht.
Es ist selbstverständlich, dass der Aufbau des Stossdämpfers von den dargestellten Ausführungs- beispielen innerhalb des Rahmens der Erfindung in verschiedener Hinsicht abweichen kann. Das Anwendungsgebiet ist ausserdem nicht auf Fahrzeuge beschränkt. Der Erfindungsgegenstand kann vielmehr überall verwendet werden, wo es sich darum handelt, Schwingungen oder Stösse zu dämpfen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsstossdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei Bremsglieder (D, F), z. B. Kolben, besitzt, welche in verschiedenen in-oder nebeneinanderliegenden, an dem Fahrzeug vorgesehenen Flüssigkeitsräumen (P, 0) angeordnet sind und von welchen mindestens eines mit dem schwingenden Teile (B) des Fahrzeuges verbunden ist.