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Zweirohrteleskopschwingüngsdämpfer mit beruhigtem Ausgleichsraum,
insbesondere fair Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Zweirohrteleskopschwingungsdämpfer
mit beruhigtem Ausgleichsraum, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem zum Ausgleich
des ein- und austauchenden Volumens der Kolbenstange durch eine Bodenventilgruppe
Öl des Arbeitszylinders mit einem ringförmigen Ausgleichsraum ausgetauscht wird,
in dem ein axial beweglicher, ringförmiger Beruhigungskörper mit zylindrischen,
mit den angrenzenden Wänden des Ausgleichsraumes enge Spalte bildenden Mantelflächen
angeordnet ist, wobei die axialen Längen der Spalte so groß und die Spalte so eng
sind, daß der Durchtritt von Luft oder Schaum aus dem obenliegenden luftgefüllten
Teil des Ausgleichsraumes in den ölgefüllten Teil zwischen Beruhigungskörper und
Boden verhindert wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf derartige Dämpfer,
bei denen das Außenrohr mit der ungefederten und die Kolbenstange mit der gefederten
Masse verbunden ist.
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Die Größenordnung der Frequenz, mit der der Austausch des Öls zwischen
Ausgleichsraum und Arbeitszylinder vor sich gehen muß, ist durch die Eigenschwingungszahl
der Achse gegeben, die im allgemeinen etwa 10 Hz beträgt. Sind die Schwingungsausschläge
des Dämpfers auf schlechten Straßen groß, so überschreiten die entstehenden Beschleunigungen
des Außenrohres und damit des Öls im Ausgleichsraum wesentlich den Betrag der Erdbeschleunigung,
so daß der Ölspiegel zwischen Luft und Öl gestört wird und durch Untermischen von
Luft nachteiliges Verschäumen eintritt. Man hat versucht, das Verschäumen dadurch
zu verhindern, daß zur Erhöhung der Adhäsion des Öls an den Ringwänden Vorsprünge
oder Spalte vorgesehen sind, z. B. in Form von spiralig geformten Eindrückungen
des Außenrohres oder durch im Ausgleichsraum fest angeordnete Füllstücke. Der gewünschte
Erfolg blieb aus.
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Es ist auch bekannt, zur Vermeidung von Schaumbildung in den Ausgleichsraum
ringförmige Beruhigungskörper mit zylindrischen Mantelflächen einzubringen, welche
axial beweglich sind und durch den Flüssigkeitsauftrieb getragen werden. Die Mantelflächen
dieser Beruhigungskörper bilden mit den angrenzenden Wänden des Ausgleichsraums
Spalte, die so eng und so lang sind, daß der Durchtritt von Schaum oder Luft verhindert
wird.
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Die Herstellung eines derartigen Beruhigungskörpers bereitet in nachteiliger
Weise große Schwierigkeiten, da sein Raumgewicht, wie Versuche bestätigt haben,
maximal nur 0,5 g/cm3 betragen darf, um in Öl von einem spezifischen Gewicht von
0,85 g/cm3 genügende Schwimmfähigkeit zu erhalten. Geeignete homogene Werkstoffe
mit diesem Raumgewicht sind nicht verfügbar. Daher müssen porige Werkstoffe oder
Hohlkörper verwendet werden. Porige Werkstoffe sind unter dem Einfluß der veränderlichen
Temperaturen und Drücke im Ausgleichsraum nicht formbeständig, so daß das Raumgewicht
wachsen und außerdem der Beruhigungskörper an den Rohrwänden anliegen kann, wobei
die Schwimmfähigkeit bzw. Bewegungsfähigkeit verlorengeht. Hohlkörper, z. B. aus
Kupferblech, müssen so dünne Wände haben, daß sie kaum herstellbar und sehr druckempfindlich
sind.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der Beruhigungskörper
durch Federn getragen ist. Die erfindungsgemäß durch Federn getragenen Beruhigungskörper
unterliegen keiner die Herstellbarkeit und die Festigkeit beeinflussenden Einschränkung
in bezug auf ihr Raumgewicht. Weitete Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen
hervor.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele eines Dämpfers mit Beruhigungskörper
gemäß der Erfindung dar. Es zeigt Fig. 1 den Längsschnitt eines Zweirohrdämpfers
mit von einer Feder getragenem Beruhigungskörper in Mittelstellung, Fig. 2 den Teilschnitt
des Dämpfers der Fig. 1 in eingeschobener Stellung, Fig. 3 den Teilschnitt des Dämpfers
der Fig. 1 in ausgezogener Stellung,
Fig. 4 bis 6 Teilschnitte mit
anders ausgebildeten Beruhigungskörpern.
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Der Kolben 1 am Ende der Kolbenstange 2 ist ein Teil der gefederten
Masse des Aufbaus 3, das Außenrohr 4 mit Boden 5 und Befestigungsstift 6 ein Teil
der ungefederten Masse des Rades 7. Das Zylinderrohr 9 ist oben durch den mit Dichtungen
bekannter Art versehenen Deckel 8, unten durch den Ventilboden 10 abgeschlossen.
Das öl im Zylinder 9 kommuniziert mit dem Ausgleichsraum 11, der in seinem
oberen Teil 12 mit Luft und in seinem unteren Teil 13 mit Öl gefüllt ist.
Der axial bewegliche Beruhigungskörper 14 . im oberen Bereich des Ölraumes 13 wird
von der Feder 16 getragen, die sich an dem Vorsprung 17 abstützt. Der Weg nach oben
ist durch den Vorsprung 18 begrenzt. Der Beruhigungskörper 14 hat Querwände 20,
21 und Mantelflächen 25, 26, die enge und lange Spalten 22, 23 mit den Rohren 9,
4 bilden. Der Ölspiegel 15 befindet sich um das Maß e oberhalb des Beruhigungskörpers
14, so daß der Beruhigungskörper vollkommen untergetaucht ist. Das Maß e kann größer
oder kleiner sein, je nachdem, wie hoch der Ölspiegel bei der jeweiligen Kolbenstellung
oder infolge der Temperaturausdehnung des Öls liegt. Der Beruhigungskörper 14 kann
auch aus dem Ölspiegel austauchen. Die Feder 16 ist so stark, daß der Beruhigungskörper
14 in einer beliebigen Stellung zwischen den Vorsprüngen 17 und 18 schwebt, oder
so stark, daß im statischen Gleichgewicht der Beruhigungskörper 14 an dem oberen
Vorsprung 18 anliegt. Dies kann zweckmäßig sein, damit der Beruhigungskörper 14
nach unten freie Bewegungsmöglichkeit hat, ohne an dem Vorsprung 17 anzustoßen.
Wenn der Beruhigungskörper durch den Vorsprung 17 festgehalten und die Kolbenstange
2 noch weiter ausgezogen würde; so müßte Öl aus dem Raum oberhalb des Beruhigungskörpers
14 durch die Spalte 22, 23 hindurchgesaugt werden, wodurch unter dem Beruhigungskörper
ein unzulässig hohes Vakuum entstände. Ein Anschlag des Beruhigungskörpers 14 am
Vorsprung 18 ist nicht von Schaden, da beim Einschieben der Kolbenstange genügend
Druck zur Verfügung ist; um Öl durch die Spalte 22, 23 nach oben zu drücken.
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Für eine Schwingbewegung des Außenrohres 9 bei stillstehender Kolbenstange
2 mit der Amplitude ± a sind in den Fig. 1 bis 3 der untere Umkehrpunkt (Fig. 3),
die mittlere Stellung (Fig. 1) und der obere Umkehrpunkt (Fig.2) dargestellt, wobei
der Beruhigungskörper jeweils im dynamischen Gleich- ; gewicht ist und das Maß e
für die Höhe des Ölspiegels 15 bzw. 215 über dem Beruhigungskörper angenähert gleichbleibt.
Der ölspiegel15 und der Beruhigungskörper 14 machen eine Schwingbewegung mit der
Amplitude ± b. Die Amplitude b ist größer ; als die Amplitude a, da
der Ölspiegel zusätzlich zu der Bewegung des Rohres um ein Maß steigt und fällt,
das dem ein- bzw. austauchenden Kolben-Stangenvolumen entspricht. In Fig. 3 nähert
sich der Beruhigungskörper 314 dem Vorsprung 31'7, ohne c an diesen anzuschlagen,
ist also am weitesten vom oberen Vorsprung 318 entfernt. Die Feder 316 ist stark
zusammengedrückt. In Fig. 2 berührt der Beruhigungskörper 214 in seinem Umkehrpunkt
den Anschlag 218, wie es der Fall sein wird, wenn die f am unteren Vorsprung 217
abgestützte Feder 216 so stark ist, daß sie im statischen Zustand den Beruhigungskörper
214 bis zum Anschlag 218 drückt. Fährt der Kolben aus dieser Stellung noch weiter
ein, so wird Öl aus dem Raum 213 durch die Spalte 222 und 223 in den Raum 212 gedrückt.
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Bei der Lagerung des Dämpfers vor dem Einbau und bei besonderen Betriebszuständen
kann Luft in den Ölraum 13 gelangen und sich unter dem Beruhigungskörper 14 sammeln.
Der erforderliche Übertritt in den Luftraum 12 wird durch die Dichtwirkurig der
Spalte 22, 23, insbesondere, wenn sich auf der oberen Querwand 20 Öl gesammelt hat,
erschwert oder unmöglich. In diesem Falle kann im Beruhigungskörper 414 ein durch
ein Röhrchen gebildeten Kanal 449 (Fig. 4) vorgesehen werden, durch das der Durchtritt
von Luft aus dem Raum 413 in den Raum 412 erleichtert wird. Durch eine Rück-Schlagklappe
451 auf der Öffnung 450 des Kanals 449 wird der Strömungsfluß in umgekehrter Richtung
verhindert.
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Nach Fig. 5 besteht der Beruhigungskörper 514 aus Blechwänden mit
nur einer Querwand 521 und zwei Längswänden 525, 526, die die Spalte 522, 523 mit
dem Zylinderrohr 509 bzw: dem Außenrohr 504 bilden. Um den Durchtritt von Luft aus
dem unteren Raum 513 in. den oberen Raum 512 zu erleichtern, sind in der Querwand
521 Durchbrüche 550. vorgesehen. Der ölspiegel515 befindet sich zwischen den Enden
des Beruhigungskörpers.
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Der aus Blech gebildete Beruhigungskörper 614 in Fig: 6 hat mehrere
Querwände 621, 630; 631; 632 und mehrere Mantelflächen 625, 626, 627, 628; 629,
die in beliebiger Reihenfolge mit dem Zylinderrohr 609 oder mit dem Außenrohr 604
Spalte bilden, wobei die Querwände Durchbrüche 650, 652 aufweisen können. Der ölspiegel615
ist zwischen den Querwänden 630 und 631 gezeichnet. Er kann sich .auch an beliebiger
anderer Stelle innerhalb des Beruhigungskörpers befinden. Das luftfreie Öl, welches
sieh zwischen zwei Querwänden 631, 632 befindet, wird zwangläufig mit dem Beruhigungskörper
hin- und herbewegt. Die Mantelflächen 626, 628 bilden mit dem Zylinderrohr 609 Kammern
660; 661, die Mantelflächen 627 mit dem Außenrohr 604 eine Kammer 662. Diese Kammern
können ganz oder teilweise durch Schaumstoff mit offenen Poren gefüllt sein. Dadurch
wird die Dichtwirkung erhöht, aber der Durchtritt von Öl oder Luft ermöglicht.
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Soweit das öl in: den Räumen innerhalb oder oberhalb der Beruhigungskörper
eine freie Oberfläche hat, kann es in diesen Räumen bis zu einem gewissen Grade
verschäumen, ohne daß der Schäum in die unterhalb liegenden, durch Querwände getrennten
Räume eindringt.