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"Hydropneumatischer Sohwingungsdäm,pfer" Die Erfindung bezieht sich
auf einen hydropntumat ischen Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem Zylinder,
in dem ein an einer Kolbenstange befestigter, mit VentilBffnungen versehener Dämpfungskolben
verschieblich ist, wobei mit dem einen Endabschnitt des Zylinders eine von einem
Dorn durchstobare Patrone mit Druckgasvolumen, einem Trennkolben und D8mpfungsflüssigkeit
in Verbindung steht, während sich im Ubrigen Teil des Zylinders Dämpfungsflüssigkeit
befindet und aus seinem anderen Endabschnitt die Kolbenstange dichtend herausgeführt
ist.
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Ein Schwingungadämpfer dieser Art ist nach der deutschen Offenlegungsschrift
2 027 152 bekannt. Dabei besteht der Vorteil, daß man eine einfache Montage vornehmen
kann und auch unbrauchbar gewordene Schwingungsdämpfer durch Austausch der Patrone
wieder instandset'zen kann. Die Patrone ist dabei mitreichlich
seitlichem
Spiel im unteren Endabschnitt des Zylinders untergebracht. In der unteren Bodenplatte
des Zylinders befindet sich der Dorn, durch welchen die untere Stirnfläche der Patrone
beim erstmaligen, vollständigen Einfahren des DSmpfungskolbens durchstoßen wird.
Der seitliche Spielraum zwischen der Patrone und dem Zylinder dient dem Flüssigkeitsdurchtritt
beim Ein- und Ausfahren des Dampfungskolbens, wobei sich gleichfalls der in der
Patrone befindliche Trennkolben, der lediglich das Druckgasvolumen von der Dämpfungsflüssigiceit
absperrt, verschiebt.
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Das Verschiebevolumen hängt dabei jeweils von dem von der Kolbenstange
verdrängten Flüssigkeitsvolumen ab. Die Patrone muß also mindestens so lang sein,
daß die erwähnte Ausgleichsverschiebung des Trennkolbens möglich ist. Da die Patrone
außerdem noch einen nicht unerheblich kleineren Außendurchmesser als der Zylinder
besitzen muß, benötigt man für sie eine auch aus diesem Grunde vergrößerte Länge.
Dies hat zunächst den Nachteil, daß die Patrone eine verhältnismäßig große innere
Führungsfläche für den Trennkolben bieten muß, Welche Führungsfläche einer sorgfältigen
Bearbeitung bedarf, damit der Trennkolben eine wirksame Trennung zwischen Druckgasvolumen
und Dämpfungsflüssigkeit gewährleistet.
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Darüberhinaus besteht aber auch noch der Nachteil, daß sich mit der
entsprechend lang ausgebildeten Patrone eine entsprechende Verlängerung des Zylinders
ergibt, so daß den vor allem bei manchen Kraftfahrzeugtypen bestehenden Einbaumöglichkeiten
nur noch sehr schwierig Rechnung getragen werden kann.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer der einleitend beschriebenen Art dahingehend
auszubilden, daß er mit geringerem Aufwand ebenfalls sehr leicht zu montieren ist,
eine verhältnismäßig kurze Länge des gesamten Schwingungsdämpfers ermöglicht und
im übrigen auch strömungstechnisch denjenigen Schwingungsdämpferausführungen überlegen
ist, die mit einem Trennkolben ohne Verwendung einer Patrone der einleitend beschriebenen
Art hergestellt werden.
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Erfindungsgem&ß wird dies dadurch erreicht, daß der von der Kolbenstange
entfernte, offene Abschnitt des Zylinders-4n druckdichter Weise mit der Patrone
verschlossen ist, deren AuBendurchmesser dem Innendurchmesser des Zylinders mindestens
gleich ist, und deren dem Dämpfungskolben zugekehrte Stirnfläche von der den Kolben
durchsetzenden und als Dorn endigenden Kolbenstange durchstoßbar ist.
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Ein auf diese Weise hergestellter hydropneumatischer Schwingungsdämpfer
bietet zunächst sämtliche Vorteile eines mit einem- Trennkolben ausgeführten Dämpfers;
insbesondere kann man ihn in jeder beliebigen Lage verwenden, wobei es gleichgültig
ist, ob die Kolbenstange nach oben oder nach unten herausgeführt wird, und welchen
Winkel die Längsachse des Schwingungsdämpfers einnimmt. Die Stirnfläche der Patrone
wird hierbei nicht, wie bei der bekannten Ausführungsform, von einem am Boden des
Zylinders befindlichen Dorn durchstoßen, sondern von der als Dorn endigenden Kolbenstange.
Dies hat den weiteren- Vorteil, daß die einmal durchstoßene Stirnfläche als feste
Prallscheibe erhalten bleibt. Die aus den Ventilöffnungen des Dämpfungskolbens mit
hoher Geschwindigkeit austretenden Dämpfungsflüssigkeitsstrahlen prallen also vor
die genannte Scheibe und verlieren an der Aufprallstelle einen erheblichen Teil
ihrer kinetischen Energie. Die Strömung setzt sich anschließend durch die im zentralen
Bereich geschaffene Durchstoßöffnung fort und beaufschlagt den Trennkolben gleichfalls
zentral. Dies war bei den bisher bekannt gewordenen, mit einem Trennkolben ausgeführten
Schwingungsdämpfern nicht möglich. Die erwähnte, zentrale Beaufschlagung des Trennkolbens
hat den Vorteil, daß auf diesen von den Dämpfungsflüssigkeitsstrahlen kein Moment
ausgeübt werden kann. Der Trennkolben verschiebt sich demgemäß ohne die geringste
Verkantungsneigung, was der Trennkolbendichtung, deren Ausbildung als bekannt unterstellt
wird, im Sinne einer längeren Lebensdauer nützlich ist.
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Sowohl gegenüber der einleitend als bekannt vorausgesetzten Ausfüiirungsform
eines Schwingungsdämpfers mit einer darin eingesetzten Patrone als auch gegenüber
den weiteren, als bekannt vorausgesetzten, mit Trennkolben ausgeführten Schwingung
sdämpfern besteht bei der neuen Ausführungsform der weitere Vorteil, daß man nur
eine begrenzte Führungsfläche fUr die Verschiebebewegungen des Trennkolbens zu bearbeiten
braucht. Gerade mit RUcksicht auf die hohen Anforderungen, die an die Oberflächengüte
einer derartigen Bearbeitung aus Gründen der Abdichtung zu stellen sind, kommt dieser
Ersparnis eine erhebliche Bedeutung zu.
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Da beim neuen Schwingungsdämpfer die Patrone mit ihrem AuBendurchmesser
nicht erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders, sondern mindestens
ebenso groß ausgeführt ist, reicht eine kürzere Patronenlänge aus, um dem Trennkolben
seine Ausgleichsverschiebungen beim Ein- und Ausfahren der Kolbenstange zu ermöglichen.
Dadurch sowie durch den Fortfall der Bodenplatte, die bei der einleitend beschriebenen
Ausführungsform auch noch einen Dorn tragen mußte, verringert sich gleichfalls die
gesamte Länge des Zylinders des Schwingungsdämpfers, so daß er auch an Stellen mit
beengten Raumverhältnissen eingebaut werden kann. Die kürzere Länge der Patrone,
der Fortfall einer Bodenplatte für den Zylinder und eines in der Bodenplatte vorgesehenen
Dorns ermöglichen Materialeinsparungen, die in der Massenfertigung erhebliche Bedeutung
haben.
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Zweckmäßig besteht die Patrone des neuen Schwingungsdämpfers aus einem
zylindrischen, die Dämpfungsflüssigkeit und den Trennkolben enthaltenden und einem
sich daran anschließenden, im Durchmesser vergrößerten, das Druckgasvolumen enthaltenden
Teil, welche beiden Teile dicht miteinander verbunden sind. Dadurch, daß der das
Druckgasvolumen enthaltene Teil im Durchmesser vergrößert ist, und daß zumindest
dieser Teil über den Zylinder des Schwingungsdämpfers hinausragen kann, ermöglicht
sich insgesamt eine weitere Verkürzung der Einbaulänge.
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Für die Vorfabrizierung der Patrone ist es wesentlich, daß der zylindrische
Teil in Nähe seines an den das Druckgasvolumen aufnehmenden Teil angrenzenden Abschnittes
den Trennkolben aufnimmt.
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Der weitere Bereich des zylindrischen Teils dient sodann der Aufnahme
von Dämpfungsflüssigkeit. Die erwähnte Lage des Trennkolbens trägt dem Umstand Rechnung
daß die Stirnfläche des zylindrischen Teils nur bei extrem eingefahrener Kolbenstange
durchstoßen werden kann. Wenn dann die Kolbenstange wieder ausgefahren wird, muß
der Trennkolben im zylindrischen Teil der Patrone folgen können. Es ist von Vorteil,
wenn der Trennkolben selbst bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange noch einen
geringen Abstand von der zur Prallscheibe gewordenen Stirhfläche beibehält.
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Für den das Druckgasvolumen aufnehmenden Teil der Patrone hat sich
eine etwa halbkugelförmige Ausbildung als besonders zweckmäßig erwiesen. Diese Ausbildung
trägt einerseits der Belastung durch den verhältnismäßig hohen Druck des Gases vorteilhaft
Rechnung, während sie sich andererseits leicht mit dem zylindrischen Teil der Patrone
durch automatische Schweißprozesse verbinden läßt.
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Zu diesem Zweck kann man den zylindrischen Teil auf seiner offenen
Seite im Durchmesser etwas größer ausbilden, so daß sich dann der das Druckgasvolumen
aufnehsnde Teil ein kurzes Stück, in den zylindrischen Teil einschieben läßt, bevor-die
endgültige Verbindung durch einen Schweißvorgang erfolgt.
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Bei dem neuen Schwingungsdämpfer wird vorschlagsgemäß der von der
Kolbenstange entfernte, offene Abschnitt des Zylinders durch die Patrone verschlossen.
Zu diesem Zweck läßt sich am einfachsten der zylindrische Teil der Patrone wie ein
dichter Stopfen in den offenen Abschnitt des Zylinders einschieben und im völlig
eingeschobenen Zustand mit dem Zylinderrand dauerhaft und dicht verbinden, insbesondere
wiederum durch eine Schweißverbindung,
Zur weiteren Veranschaulichung
der Erfindung wird auf ein in der Zeichnung dargestelltes AusfAhrungsbeispiel Bezug
genommen.
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Der zeichnerisch wiedergegebene, neue Schwingungsdämpfer ist im Längsschnitt
dargestellt. Man erkennt den Zylinder 1, in welchem der Dämpfungskolben 2 verschieblich
ist. Der Dämpfungskolben 2 befindet sich am abgesetzten Endabschnitt einer Kolbenstange
3, damit dem Dorn 4 endigt. Mittels der Mutter 5 sind federnd anliegende Ventilscheiben
6 und 7 sowie der Dämpfungskolben 2 gehalten. Die erwähnten Ventilscheiben deckenVentilöffnungen
8 und 9 ab, so daß der Dämpfungskolben beim Einfahren der Kolbenstange 3 und bei
dessen Ausfahren ;vorbestimmte Dämpfungskräfte erzeugt. Das Innere des Zylinders
1 ist mit einer D&mpfungsflüssigkeit gefUllt, die gleichfalls im in der Zeichnung
oberen, zylindrisch ausgeführtenTeil 1O'der Patrone vorliegt. Die Stirnfläche 11
der Patrone ist im zentralen Bereich 12 in Richtung auf den Dorn 4 vorgewölbt und
von letzterem durchstoßbar. Die erwähnte Wölbung hat den Vorteil, daß nach dem Durchstoßen
die Durchstoßöffnung mit den in Richtung auf den Trennkolben 13 verformten Metallrändern
im Bereich der zentralen Wölbung verbleibt, so daß der Weg des Trennkolbens 13 auch
in unmittelbarer Nähe an der Stirnfläche 11, die dann zu einer Prallfläche geworden
ist, nicht gestört wird.
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Der das Druckgasvolumen enthaltende Teil 14 der Patrone ist etwa halbkugelförmig
ausgebildet und in den im Durchmesser erweiterten, offenen Abschnitt 15 des zylindrischen
Teils 10 eingesetzt sowie durch eine umlaufende Schweißnaht 16 mit dessen Kante
verschweißt.
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Andererseits ist die offene, untere Kante des Zylinders 1 mit der
umlaufenden Schweißnaht 17 mit der Außenwandung des zylindrischen Teils 10 verschweißt.
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In der dargestellten Lage ist die Kolbenstange 3 noch nicht vollständig
eingefahren0 Wenn man sie noch ein kurzes Stück weiter einfährt, durchst8ßt der
Dorn 4 die Stirnfläche der Patrone, so
daß von diesem Zeitpunkt
an das gesamte System unter dem Druck des in der Patrone eingeschlossenen Gasvolumens
steht. Gleichfalls ma-cht von diesem Zeitpunkt an der Trennkolben 13 entsprechend
dem von der Kolbenstange 3 verdrängten Volumen an Dämpfungsflüssigkeit seine Ausgleichsbewegungen.
Zu diesem Zweck besitzt der Trennkolben 13 eine ringförmige Dichtung l8, durch welche
eine wirkungsvolle Absperrung gegenüber den'Druckgasvolumen erreicht wird. Man kann
also insbesonaere den neuen Schwingungsdämpfer auch so anordnen daß sich die Druckgasfüllung
unten befindet, und daß die Kolbenstange 3 nach oben herausgeführt ist.
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Die an der Kolbenstange 3 zugehörigen Endabschnitt des. Zylinders
1 befindliche Dichtung 19 ist lediglich schematisch dargestellt.
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Am Ende der Kolbenstange 3 befindet sich eine in der Zeichnung nicht
wiedergegebene erste Befestigungsvorrichtung für den Schwingungsdämpfer' während
sich die erforderliche gleichfalls zeichnerisch nicht dargestellte zweite Befestigungsvorrichtung
am Ende des halbkugelförmigen Teils 14 in der Patrone befindet.