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Rotationsschwingungsdämpfer Die Erfindung betrifft einen Rotationsschwingungsdämpfer,
bestehend aus einem mit Flügeln versehenen Stator und einem ebenfalls Flügel aufweisenden,
sich relativ zum Stator bewegenden Rotor, wobei die von Rotor und Stator gebildeten
Dämpfkammern von den Rotor- und Statorflügeln begrenzt und durch in entsprechenden
Nuten angeordnete Dichtleisten untereinander und stirnseitig durch Gleitringdichtungen
zwischen Rotor und Stator nach außen abgedichtet sind, während die die Arbeitsräume
darstellenden, mit Flüssigkeit gefüllten Dämpfkammern über Dämpfeinrichtungen miteinander
in Verbindung stehen.
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Durch die DOS 2 311 651 ist ein Rotationsschwingungsdämpfer bekannt,
dessen Abdichtung zwischen Rotor und Stator nach außen durch Wellendichtringe erfolgt.
Werden derartige Rotationsschwingungsdämpfer für schwere geländegängige Fahrzeuge
verwendet, dann treten in den Arbeitsräumen sehr hohe Drücke auf, die bei längerem
Betrieb des Dämpfers eine relativ hohe Leckflüssigkeitsmenge nach außen austreten
lassen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Rotationsdämpfern
eine gute Abdichtung sowohl nach außen als auch zwischen den Arbeitsräumen zu schaffen,
damit bei sehr hohen Drücken im Arbeitsraum einerseits die Leckage nach außen vermieden
wird und andererseits eine einwandfreie Dämpfung des Rotationsschwingungsdämpfers
über eine lange Betriebszeit erzielt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die den Dichtflächen
gegenüberliegenden Flächen der Dichtungen in Räumen angeordnet sind, die mit mindestens
einem Arbeitsraum über einen flüssigkeitsleitenden Kanal verbunden sind. Durch den
im Arbeitsraum herrschenden Druck, der sich hinter dnDicftun&T'en aufbaut und
die
Anpreßkraft der Dichtungen gegen die abzudichtenden Flächen
unterstützt, wird eine sehr gute Abdichtung erzielt, wobei die Flächenpressung der
Dichtung vom Arbeitsraumdruck abhängig ist. Dies gilt auch dann, wenn die Dichtungen
nach längerer Betriebszeit einen gewissen Verschleiß aufweisen, so daß eine sehr
gute Abdichtung über eine lange Betriebsdauer gewährleistet ist.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung weisen die zur Aufnahme der Dichtungen
vorgesehenen Räume Vertiefungen auf, wobei die mit den Arbeitsräumen verbundenen
Kanäle in diese Vertiefungen münden. Die Dichtelemente können gewissermaßen als
Kolben aufgefaßt werden, während die Räume die Zylinder bilden und der Druck in
diesen Räumen die Dichtelemente nach außen drückt. Damit diese Räume klein gehalten
werden können, sind die Vertiefungen vorgesehen, in welche die Kanäle münden.
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Um jeweils den Arbeitsraum mit höherem Arbeitsdruck mit den Räumen
hinter den Dichtelementen zu verbinden5 ist erfindungsgemäß jeder der flüssigkeitsleitenden
Kanäle mit den beiden vom Rotorflügel getrennten Arbeitsräumen in Verbindung. Zur
Vermeidung von Kurzschlußkanälen zwischen den Arbeitsräumen höheren und niederen
Druckes sind - wie die Erfindung zeigt - in jedem der Kanäle druckabhängig wirkende
Ventile angeordnet, welche die der Aufnahme der Dichtungen dienenden Räume mit dem
Arbeitsraum höheren Druckes verbinden. Somit werden durch die Ventileinrichtung
die Arbeitsräume mit niederem Innendruck von den Räumen hinter den Dichtelementen
abgesperrt und die Dämpfflüssigkeit kann nicht vom Raum höheren Druckes über die
Kurzschlußkanäle in den Raum niederen Druckes gelangen. Entsprechend einem weiteren
Merkmal der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jeder der flüssigkeitsleitenden
Kanäle mit in der Nabe des Rotors angeordneten Bohrungen verbunden ist. Dabei ist,
wie die Erfindung zeigt, in jeder Bohrung ein Rückschlagventil angeordnet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine sehr vorteilhafte
Ausführungsform dadurch erhalten, daß die flüssigkeitsleitenden Kanäle im Rotorflügel
angeordnet sind und jedem Kanal eine
jeweils zwei Arbeitsräume verbindende
Querbohrung zugeordnet ist.
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Diese im Rotorflügel angeordnete Querbohrung ermöglicht es, ein sehr
einfaches, druckabhängig wirkendes Ventil in dieser Querbohrung anzuordnen. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß dieses Ventil einen beidseitig kegelartig
ausgebildeten Ventilkörper aufweist und dieser Ventilkörper mit Flächen am Ventilschaft
versehen und mit einer Ventilschraube beweglich geführt ist, wobei ein Ventilsitz
von der Querbohrung und der andere Ventilsitz durch eine Zentralbohrung in der Ventilschraube
gebildet wird, wodurch jeweils der Arbeitsraum mit höherem Innendruck mit dem flüssigkeitsleitenden
Kanal verbunden ist.
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Wie weitere Merkmale der Erfindung zeigen, erhält man ein im Aufbau
sehr einfaches und funktionssicheresj druckabhängig wirkendes Ventil dadurch, daß
der Ventilkörper durch eine Platte gebildet wird, während ein mit einer Zentralbohrung
versehener Stopfen die Bewegung der Ventilplatte begrenzt oder daß das in der Querbohrung
angeordnete Ventil einen als Kugel ausgebildeten Ventilkörper aufweist.
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Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben
sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden
beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt: Fig. 1 den
erfindungsgemäßen Rotationsschwingungsdämpfer im Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt
durch den Rotationsschwingungsdämpfer entsprechend der Schnittlinie II-II; Fig.
3 einen Ausschnitt des Rotors, wobei in der Nabe Rückschlagventile angeordnet sind;
Fig. 4 die Ausführungsform gem. Fig. 3 im Längsschnitt; Fig. 5 die Anordnung einer
Seitendichtleiste, die auf der der Dichtfläche gegenüberliegenden Fläche vom Druck
im Arbeitsraum beaufschlagt wird;
Fig. 6 den Rotorflügel im Querschnitt
mit in der Querbohrung angeordnetem Kegelventil; Fig. 7 einen Ausschnitt des Rotorflügels
mit Plattenventil in der Querbohrung und Fig. 8 ein im Rotorflügel angeordnetes
Kugelventil.
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In Fig. 1 ist die Schwingennabe 31 mit dem abzufedernden Laufrad verbunden,
während der Torsionsstab 32 mit seinem Ende drehfest in der Schwingennabe 31 befestigt
ist. Der Stator 1 ist beiderseits mit Seitenteilen versehen, in denen die Lager
30 für die Schwingennabe 31 vorgesehen sind. Zur drehfesten Verbindung zwischen
Schwingennabe 31 und Rotor 3 weisen diese Teile ein Vielnutprofil auf, welches eine
drehfeste Verbindung, jedoch eine axiale Verschiebbarkeit ermöglicht. Fest mit dem
Rotor 3 sind die Rotorflügel Lt verbunden, welche die Dämpfventile 5 tragen. Jeweils
zwei Dämpfventile 5 dienen der Flüssigkeitsdämpfung für eine Drehrichtung. Zur Abdichtung
nach außen sind in der Nabe des Rotors 3 Gleitringdichtungen 8 im Dichtungsraum
9 angeordnet, die durch Federn 11 zur Anlage an den Seitenteilen des Stators 1 gebracht
werden. Diese Federn 11 sitzen in den Vertiefungen 10, die wiederum über einen Kanal
an den Arbeitsraum angeschlossen sind. In radial nach außen verlaufenden Nuten des
Rotorflügels 4 sind die Seitendichtleisten 7 geführt, während die Scheiteldichtleiste
6 auf der zylindrischen Innenfläche des Stators anliegt. Außer den im Flügel 4 befindlichen
Dämpfventilen 5 ist jedem Arbeitsraum ein weiteres Dämpfventil 28 im äußeren Kreislauf
zugeordnet.
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In Fig. 2 sind die beiderseits jeden Statorflügels 2 angeordneten
Durchlaßkanäle zu den Dämpfventilen 28 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel sind
drei Statorflügel 2 im Stator 1 befestigt, während der Rotor 3 ebenfalls drei mit
Dämpfventilen 5 versehene Rotorflügel 4 aufweist. Die Arbeitsräume 26 und 27 werden
vom Rotorflügel 4 getrennt und durch die Dicht leisten 6 und 7 gegeneinander abgedichtet.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen die Ausführungsform, bei welcher der Dichtungsraum
9 in der Nabe des Rotors 3 über flüssigkeitsleitende Kanäle 16, in welche die Bohrungen
17 münden5 mit den beiderseits
des Rotorflügels Lt angeordneten
Arbeitsräumen 26 und 27 in Verbindung steht. In jeder Bohrung 17 befindet sich ein
Rückschlagventil 18, welches als federbelastetes Kugelventil ausgebildet ist.
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Bei Drehbewegung des Rotors 3 im Uhrzeigersinn wird der Druck im Arbeitsraum
27 erhöht und dadurch das diesem Arbeitsraum 27 zugeordnete Rückschlagventil 18
geöffnet. Über die Bohrung 17 und den flüssigkeitsleitenden Kanal 16 gelangt Dämpfflüssigkeit
aus dem Raum 27 in den Dichtungsraum 9 und drückt somit die Gleitrirdichtung 8 nach
außen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 steht der Dichtungsraum 9 über
die Vertiefung 10 und den flüssigkeitsleitenden Kanal 15 mit dem Dichtungsraum 12
der Seitendichtleiste 7 in Verbindung. Zur Abdichtung des Spaltes zwischen der Scheiteldichtleiste
6 und des Spaltes zwischen der Gleitringdichtung 8 sind die Dichtkeile 14 vorgesehen,
die wiederum durch die Blattfeder 13 vorgespannt werden. Durch den flüssigkeitsleitenden
Kanal 15 kann sich im Dichtungsraum 12 der Im Dichtungsraum 9 vorhandene Druck aufbauen,
so daß die Seitendichtleiste 7 ebenfalls entsprechend dem im Arbeitsraum vorhandenen
Druck gegen das Seitenteil des Stators gedrückt wird.
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Die Anordnung der flüssigkeitsleitenden Kanäle 16 in den Flügeln 4
des Rotors 3 zeigen die Figuren 6, 7 und 8. Hierbei mündet jeder flüssigkeitsleitende
Kanal 16 in eine Querbohrung 19, die von einer Ventileinrichtung gegenüber dem Arbeitsraum
mit geringerem Druck abgesperrt wird. Dies geschieht mit einem Ventilkörper, der
druckabhängig die Verbindung des Arbeitsraumes mit höherem Druck zum flüssigkeitsleitenden
Kanal 16 herstellt.
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In Fig. 6 ist im Rotorflügel 4 der Kanal 16, ausgehend vom Raum, in
welchem die Scheiteldichtleiste 6 angeordnet ist, so eingearbeitet, daß er in die
Vertiefung 10 des Dichtungsraumes für die Gleitringdichtung mündet. Dabei kann dieser
Kanal 16 unterhalb der Scheiteldichtleiste offen sein, wenn die Scheiteldichtleiste
6 durch den Druck der Dämpfflüssigkeit radial nach außen gegen die Dichtfläche gepreßt
werden soll. Das druckabhängig wirkende Ventil besteht dabei aus einem im Querschnitt
mehr eckig ausgebildeten Ventilkörper 21, der an beiden Enden kegelförmige Flächen
besitzt.
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Dieser Ventilkörper 21 ist in der Ventilschraube 20 axial beweglich
geführt, wobei sowohl die Querb ohrung 19 als auch die Zentralbohrung 29 der Ventilschraube
20 die Auflageflächen für die Ventilkegel des Ventilkörpers 21 bilden. Bei Bewegung
des Rotors 3 im Uhrzeigersinn steigt der Druck im Arbeitsraum 27 an und der Ventilkörper
21 wird gegen den von der Bohrung 19 gebildeten Ventilsitz gedrückt, so daß Dämpfflüssigkeit
durch die Zentralbohrung 29 in den Kanal 16 strömen kann. Damit baut sich hinter
den Dichtelementen in den Dichträumen der im Arbeitsraum 27 herrschende Druck auf
und die Dichtelemente werden so in Abhängigkeit vom Druck im Arbeitsraum 27 gegen
die Dicht flächen gedrückt. Bei Drehrichtungsumkehr des Rotors 3 baut sich Im Arbeitsraum
26 ein höherer Druck auf-als im Arbeitsraum 27, wodurch der Ventilkörper 21 gegen
die Zentralbohrung 29 der Ventilschraube gedrückt wird und somit gegenüber dem Arbeitsraum
27 abdichtet. In diesem Fall strömt die Dämpfflüssigkeit durch die Querbohrung 19
in den Kanal 16 und bewirkt wiederum, daß die Dicht elemente mit dem im Raum 26
herrschenden Druck gegen die Dichtflächen angedrückt werden.
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Entsprechend der Fig. 7 ist eine Ausführungsform des druckabhängig
wirkenden Ventils im Rotorflügel 4 gezeigt, wobei der Ventilkörper eine Platte 23
ist, die in ihrer axialen Bewegung durch den Ventilstopfen 22 begrenzt wird. Dieser
Ventilstopfen 22 besitzt die Zentralbohrung 29 und die Ventilplatte 23 kann je nach
den vorhandenen Drücken in den Arbeitsräumen die Bohrung 19 bzw. die Zentralbohrung
29 verschließen, so daß auch bei dieser Ausführungsform immer der maximal auftretende
Arbeitsdruck auf die Dichtelemente ausgeübt wird. Die Befestigung des Stopfens 22
im Rotorflügel 4 erfolgt hierbei durch Verstemmen.
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Das druckabhängig wirkende Ventil entsprechend Fig. 8 stellt eine
weitere Ausführungsvariante dar. Die Ventilkugel 25 verschließt auch hier druckabhängig
einmal die Querbohrung 19 und einmal die Zentralbohrung 29 des Schraubstopfens 24.
Auf diese Weise wird auch hier gewährleistet, daß immer der Arbeitsraum mit höherem
Druck mit dem Kanal 16 in Verbindung steht und somit auf die Rückseite der Dichtelemente
einwirkt.