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Flüssigkeitsstoßdämpfer und Verfahren zu seiner Füllung In Flüssigkeitsstoßdämpfern
kommt der Wechselwirkung zwischen der in ihnen befindlichen Dämpfungsflüssigkeit
(Öl) und dem hin- und herbeweglichen Kolben, der zumeist mit ventilbeaufschlagten
Drosselöffnungen versehen und/oder im Stoßdämpferzylinder mit einem ringförmigen
Durchflußspalt eingepaßt ist, ausschlaggebende Bedeutung zu. Da die Kolbenstange
bei den auftretenden Kolbenbewegungen verschieden weit in den Stoßdämpferraum hineinragt,
mithin mehr oder weniger Dämpfungsflüssigkeit verdrängt, sind solche Stoßdämpfer
zumeist mit einer Gasfüllung versehen, die den Ausgleich dieser Volumenschwankungen
durch Kompression und Expansion des Gases bewirkt.
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Das wechselseitige Verhalten der gasförmigen und flüssigen Medien
im Stoßdämpfer unter wechselnden Temperatur- und Druckbedingungen verändert häufig
dessen Dämpfungseigenschaften. In dieser Hinsicht wirkt sich insbesondere die zwischen
beiden Füllmedien bestehende Tendenz zur Schaumbildung ungünstig aus. Letztere hat
man bei bestimmten Stoßdämpferbauarten insofern zu berücksichtigen versucht, daß
man die Kolbenfunktion des Stoßdämpfers unter Zugrundelegung eines dauernd gleichförmigen
und gleichmäßigen Flüssigkeits-Gas-Schaumes errechnete. Diese Voraussetzung trifft
jedoch in der Praxis nicht zu, da unter den dauernd variierenden Druck- und Temperaturverhältnissen
einerseits ein dauernder Übergang zwischen dem in der Flüssigkeit in kleinen Blasen
verteilten Gas und dem in ihr gelösten Gas in beiden Richtungen stattfindet und
andererseits auch Gasblasen in der Flüssigkeit aufsteigen, die sich dann in den
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegenden Räumen ansammeln.
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Um die vorerwähnten Schwierigkeiten in Hinblick auf die Erzielung
einer hinreichend konstant bleibenden Dämpfungswirkung zu vermeiden, wird daher
im Stoßdämpferbau zumeist angestrebt, die vorerwähnte Schaum- bzw. Gemischbildung
zu unterbinden. Dafür sind verschiedene Maßnahmen und Mittel vorgeschlagen worden,
wie beispielsweise die Anordnung besonderer Gaskammern, in die die Flüssigkeit ohne
Turbulenz eintreten soll, oder aber die Anordnung von Prallblechen und Sieben, mit
denen der gleiche Zweck verfolgt wurde. Auch hat man zwischen den beiden Füllmedien
von Stoßdämpfern bereits Trennmittel vorgesehen, beispielsweise Diaphragmen oder
Trenn kolben. Vorgeschlagen wurde ferner, das Füllgas in verformbaren Behältern,
beispielsweise in Gummi blasen unterzubringen. Auch ist schon der Vorschlag gemacht
worden, das Füllgas in Form von zahlreichen, oft mikroskopisch kleinen, expandierbaren
und komprimierbaren Bläschen innerhalb eines verformbaren, festen Körpers unterzubringen,
und zwar in Gestalt von expandierbaren und komprimierbaren Zellkörpern aus Gummi
oder Kunststoff, die in geeigneter Größe und Gestalt im Stoßdämpferraum statt des
hier sonst vorhandenen, aus atmosphärischer Luft bestehenden Gaskissens angeordnet
wurden.
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Schließlich ist es bei Flüssigkeitsstoßdämpfern auch nicht mehr neu,
das Füllgas unter einem hohen Druck von beispielsweise 20 Atmosphären zu stellen,
um auf diese Weise das Druckgas nicht nur zum Ausgleich des variablen Kolbenstangenvolumens,
sondern zugleich auch als Federungsorgan verwenden zu können, das im Sinne einer
pneumatischen Federung wirkt und das Bestreben hat, die Kolbenstange ständig auszutreiben,
d. h.. das Fahrzeugrad dauernd auf den Boden bzw. die Fahrbahn zu drücken. Bei solchen
mit unter hohem Druck stehenden Gas gefüllten Stoßdämpfern ist auch schon vorgeschlagen
worden, das Gas in flüssigem. oder festem Aggregatzustand in den Stoßdämpfer einzubringen
und die Druckgaserzeugung unter Anwendung von Wärme oder chemische Reaktion mit
der Stoßdämpferflüssigkeit zu bewirken. Bei diesen Stoßdämpferbauarten mit Druckgasfüllung
steht aber das Druckgas in ständiger unmittelbarer Berührung mit der Dämpfungsflüssigkeit,
so daß auch hier wieder die eingangs erwähnten, auf die Schaum-bzw. Gemischbildung
zurückzuführenden Schwierigkeiten, im Hinblick auf die Erzielung einer rnöglichst
gleichbleibenden Dämpfungscharakteristik bestehen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsstoßdämpfer
zu schaffen, der die den. vorbekannten bzw. vorgeschlagenen Stoßdämpfern anhaftenden
Mängel nicht aufweist, hingegen deren Vorzüge in sich vereinigt. Das wird ausgehend
von
einem Flüssigkeitsstoßdämpfer mit in einem Zylinder verschiebbaren Dämpfungskolben
und einem im Zylinder angeordneten, verformbaren Zellkörper, der in seinen Zellen
Gas enthält, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das in den Zellen des Körpers
befindliche Gas in an sich bekannter Weise unter hohem, auch bei ausgefahrenem Dämpfungskolben
noch einen Überdruckergebenden Druck steht. Während die Anordnung und das Einbringen
von Zellkörpern, in deneu sich das eingeschlossene Gas unter normalem Druck befindet,
in Stoßdämpfern verhältnismäßig einfach ist, müssen zur Anordnung und zum Einbau
von erfindungsgemäß beschaffenen, also mit Gas von hohem Überdruck gefüllten Zellkörpern
besondere Vorkehrungen getroffen w-erden. Je nach den Eigenarten der in den Stoßdämpfern
unterzubringenden Zellkörper ist auch deren Verhalten sehr verschieden. Es wird
am besten charakterisiert durch das zum Einbringen der Zellkörper in die Stoßdämpfer
jeweils angewendete Verfahren. Im allgemeinen wird dabei so vorgegangen, daß die
Zellkörper in unfertigem Zustand in den Stoßdämpfer gebracht und anschließend darin
aufgebläht werden. Das kann im einzelnen auf sehr verschiedene Weise geschehen.
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Ein einfaches Verfahren zum Einbringen solcher Körper besteht beispielsweise
darin, einen fertigen thermoplastischen, Gas unter normalem Druck enthaltenden Zellkörper
auf einen Bruchteil seines Volumens zu komprimieren, ihn in diesem Zustand durch
Unterkühlung zu fixieren und ihn danach in den Stoßdämpfer einzubringen, worauf
der Zellkörper im Dämpfer zusammen mit den anderen darin angeordneten Körpern dicht
verschlossen, auf Normal- bzw. Betriebstemperatur zurückgebracht und dabei wieder
verformbar wird, so daß schließlich das in seinem Inneren in Bläschen komprimierte
Gas seinen Überdruck auf den übrigen Inhalt des Stoßdämpferraumes zur Wirkung bringt.
Während der Arbeitsweise des Stoßdämpfers expandiert und komprimiert der Zellkörper
im Rhythmus der Kolbenbewegungen. Das vorerwähnte Beispiel läßt erkennen, daß durch
Variieren der relativen Volumina, beispielsweise der Stellung der Kolbenstange bei
der Füllung und dem Verschluß des Stoßdämpferraumes in Abhängigkeit von der jeweiligen
Beschaffenheit des Zellkörpers und der Art seines Einbringers die Dämpfungscharakteristik
des Stoßdämpfers in weiten Grenzen variiert werden kann.
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Ein weiteres Verfahrensbeispiel für das Einbringen erfindungsgemäß
beschaffener Zellkörper in Stoßdämpfer beruht auf der Verwendung solcher Zellkörper,
die in Mehrstufenverfahren hergestellt werden, bei denen also ein an. sich bereits
fertiger Zellkörper mittels nachgeordneter Verfahrensstufen durch Aufblähung der
einzelnen Gasblasen in seinem Volumen vergrößert wird. Solche Mehrstufenverfahren
sind an sich bekannt. Die Erfindung sieht aber vor, daß mindestens einer der zwecks
weiterer Aufblähung des Zellkörpers nachgeordneten Verfahrensschritte im Stoßdämpferraum
vorgenommen werden.
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Beispielsweise wird ein thermoplastischer, unfertiger Zeltkörper,
in dessen relativ wandstarken und daher schwer verformbaren Zellen sich Gas unter
Überdruck befindet, in den Dämpferraum eingebracht, dieser nach Einbringen der anderen
Körper und bei völlig eingefahrener Kolbenstange verschlossen und sodann erwärmt.
Die Plastizität der Zellwände erhöht sich mit steigender Temperatur, so daß die
Zellwände dem Gasüberdruck nachgeben können. Die einzelnen Gasblasen und damit der
Zeltkörper blähen sich unter Austreibung der Kolbenstange auf, deren Bewegung von
außen unterstützt werden kann. Im aufgeblähten Zustand sind die Zellwände dünner
gereckt, so daß sie demzufolge auch leichter verformbar sind, mithin der Zellkörper
als Ganzes komprimierbar und expandierbar ist. Um im Dämpferraum weiteren Raum für
die Aufblähung der Zellkörper zu schaffen, kann im Stoßdämpfer außerdem auch noch
ein Gas (z. B. Luft, C02, N2 od. dgl.) eingeschlossen werden, das bei steigendem
Druck von der Flüssigkeit gelöst wird oder aber mit dieser, namentlich bei Zugabe
von Schaummitteln, Schaum bildet oder sich in Gasräumen sammelt. Die Volumverhältnisse
werden ebenso wie der Werkstoff des Zellkörpers so gewählt, daß im Endzustand der
Zellkörper über den gewünschten Temperaturbereich ausreichend plastisch ist, jedoch
das Gas in seinem Inneren noch unter dem gewünschten Überdruck steht.
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Der Zellkörper kann auch aus einem Werkstoff, beispielsweise Polyvinylchlorid
bestehen, der von einem im Dämpfer enthaltenen Körper, beispielsweise Tricresylphosphat,
plastiziert wird, so daß die Zellwände. gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur,
ausreichend verformbar werden, um die Aufblähung zu ermög lichen.
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Eine andere Verfahrensmöglichkeit besteht darin. im Dämpferraum unfertige
Zellkörper anzuordnen. die Stoffe, wie beispielsweise Isocyanate, enthalten, die
mit im Dämpferraum enthaltenen und in den Zellkörpern eindringenden Stoffen, wie
beispielsweise H20, chemisch reagieren und Gas erzeugen, das die Zellen aufbläht,
wobei die Anwendung erhöhter Temperaturen wesentlich sein kann.
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Falls die eingebrachten, unfertigen Zellkörper verformbar sind, kann
es vorteilhaft sein, sie vorher vorkomprimiert zu fixieren oder aber mittels Kolbenstange
und Kolben zu komprimieren, bevor der Dämpferraum gefüllt und geschlossen wird.
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Die mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Stoßdämpfer erzielbaren
Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß zusätzliche bisher für erforderlich
gehaltene Einrichtungen, wie Gaskammern, Prallbleche, Siebe, Schwimmkolben, überflüssig
werden, die Montage der Stoßdämpfer erleichtert wird und vor allem auch Gasverluste
ausgeschlossen werden. Die Erfindung ermöglicht es, die mit unter Überdruck stehenden
Gas gefüllten Zellkörper an beliebiger Stelle im Dämpfer anzuordnen, sowohl schwimmend
als auch stationär, indem man sie beispielsweise mittels Klammern od. dgl. befestigt.
Auch ist es möglich, die neuen Zellkörper als Platte in einem Hohlkolben oder als
Zylinder oberhalb des Kolbens oder als die Kolben stange umfassenden Ring unterhalb
des Kolbens oder auch in lNTebenräumen auszubilden bzw. anzuordnen.