DE1000190B - Fluessigkeitsfeder - Google Patents

Description

DEUTSCHES

• Die Erfindung betrifft ©ine Flüssigkeitsfeder, die aus einem Druckflüssigkeitsbehälter bestellt und einem damit in Verbindung stehenden Zylinder, in dem ein ' Kolben verschiebbar ist, der, unter Druck gesetzt, die Flüssigkeit zusammendrückt und nach Freigabe die gespeicherte Energie wieder abgibt.

Es ist beraits bekannt, Flüssigkeiten, wie öl, Wasser, Alkohol od. dgl., in derartigen Flüssigkeitsfedern zu verwenden. Solche Federn haben den Vorteil, daß sie eine gedrängte Bauart haben und große Drücke aufnehmen bzw. Energie speichern können, Wiie es mit dien bekannten Metallfedern entsprechenden Raumbedarfs nicht möglich ist. Solche sogenannten ölfedem sind bisher an Fahrgestellen von Flugzeugen größerer Bauart benutzt worden. In solchen Federn wurde vornehmlich Mineralöl in einem geschlossenen Gehäuse durch einen dichtenden Kolben von den bei der Landung auf die Räder des Fahrgestells ausgeübten Druckkräften zusammengedrückt. Die Ver-

• dichtung des Öls entsprach dabei den ausgeübten Druckkräften. Beispielsweise wurde das öl unter dem Kolbendruck um i3°/o seines Volumens zusammengepreßt bei einem Druck von etwa 3 500 kg/cm² auf das öl. So wurde durch die Verwendung von ölfedern bei gleichzeitigem Gebrauch von Stoßdämpfern eine stoßdämpfende Abfederung des Aufpralles des Fahrzeuges erzielt. Da bei den höhen Drücken, denen die Feder unterworfen wurde, die Abdichtung sehr schwierig und nur unvollkommen war, wurden Gummi und andere Materialien, die zur Dichtung verwendet wurden, bei den hohen Drücken zerstört, und die Lebensdauer der Feder war sehr kurz.Wenn eine genügende Abdichtung bei niedrigen Drücken erreicht wurde, so versagte die Dichtung bei höheren Drücken. Wenn dagegen die Dichtung für hohe Drücke geeignet war, so versagte sie bei niedrigen Drücken, und es traten hohe Leckverluste ein, wenn das öl nicht bei unbelasteter Feder unter eine Art Vorspannung gehalten wurde.

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorspannung der Feder mit Rücksicht auf eine einwandfreie Dichtung unnötig zu machen. Die Dichtung soll sowohl bei niedrigen Drücken als auch bei hohen Drücken einwandfrei sein. Die Flüssigkeitsfeder nach der Erfindung kann sowohl kleine als auch große Belastungen aufnehmen, wie sie bei Federn im allgemeinen in der Industrie auftreten.

Die Feder gemäß der Erfindung ist von gedrängter Bauart mit einfach ausgebildeten Einzelteilen, die leicht und billig herzustellen sind. Die Dichtung in der Feder gemäß der Erfindung arbeitet selbstwirkend. Sie kann auch mit einer Vorspannung versehen werden, wenn es wünschenswert erscheint. An sich ist aber für die einwandfreie Dichtung eine Vor-Flüssigkeitsfeder

Anmelder: Wales-Strippit Corporation,
North Tonawanda, N, Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Dabringhaus, Patentanwalt,
Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58

Paul Hollis Taylor, Grand Island, N. Y. (V. St. A.)
ist als Erfinder genannt worden

spannung nicht erforderlich... Die Dichtung für niedrige Drücke und für hohe Drücke kann getrennt vorgesehen werden, so daß bei niedrigen Drücken die Dichtung für niedrige Drücke zur Wirkung kommt, während bei hohen Drücken die Dichtung für hohe Drücke sich einschaltet.

Nach der Erfindung besteht die Flüssigkeitsfeder aus einem geschlossenen Flüssigkeitsbehälter, einem, in den Behälter hineinragenden offenen Hohlzylinder und einem in dem Zylinder verschiebbaren Tauchkolben, der unter äußerer Belastung in die Zylinderbohrung eindringt. Hierbei hat der Hohlzylinder eine derartige Wandstärke, daß dieser sich bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes des Kolbens auf die Flüssigkeit nach innen ein wölbt und den Ringspalt zwischen innerer Zylinderwand und Kolben nüssigkeitsdicht abschließt.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel ist nur ein Teil der Zylinderwand verformbar dünn, der bei der vorgegebenen Belastung des Kolbens hinter dessen Dichtungsnädhe liegt. Auch kann die Zylinderbohrung

an dem in den Behälter hineinragenden Zylinderende erweitert und das Dichtungselement derart am Kolben angeordnet sein, daß es in den erweiterten Teil der Zylinderbohrung erst gelangt, wenn der Ringspalt flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.

Nach einem weiteren Merkmal bleibt der Kolben in gleitender Berührung mit dem verformbaren Teil der Zyliinderwand und begrenzt hierdurch den Verformungsgrad dieses Teils.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisdh dargestellt. Es zeigt

Fig. ι eine Ansicht der Flüssigkeitsfeder,
Fig. 2 einen Schnitt 2-2 gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Schmitt 3-3 gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt 4-4 gemäß Fig. 2,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Flüssigkeitsfeder bei eingedrücktem Kolben, Fig. 6 einen Schnitt 6-6 gemäß Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt 7-7 gemäß Fig. S,

Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer anderen Ausführungsform der Feder,

Fig. 9 einen Schnitt wie in Fig. 8, jedoch bei unter Druck gesetzter Feder,.

Fig. 10 einen Schnitt durch den Zylinder einer weiteren Ausführungsform der Feder,

Fig. 11 einen Schnitt wie in Fig. 10, jedoch bei unter Druck gesetzter Feder.

Die Flüssigkeitsfeder gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus einem Gehäuse 21 von vorzugsweise zylindrischer Form und einem Kolben 22, der in einem Zylinder 23 verschiebbar ist. Der Zylinder 23 ist an seinen Enden offen und an seinem oberen Ende wie eine Überwurfmutter 23_a ausgebildet, die auf dem oberen Ende des Gehäuses 21 aufgeschraubt ist. Im das Spiel 3 i völlig verschwunden ist. Dadurch wird in -steigendem Maße verhindert, daß der Dichtungsring 25 unter dem wachsenden Druck verdrängt wird. Je größer der Flüssigkeitsdruck wird, um so größer wird dlie Neigung des Dichtungsringes 25, in den Spalt 31 auszuweichen und um so kleiner wird jedoch der Spalt 31, so daß der Dichtungsring 25 nicht mehr ausweichen kann. Ist der Spalt 31 geschlossen, so dichtet schließlich die unmittelbare Berührung von Metall zu Metall.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet bis zu Drücken von höchstens 1400 kg/cm² mit einem Dichtungsring 25 ahne Stützring. Wenn dagegen ein Dichtungsring mit Stützring verwendet wird, wird die

¹S Stärke der Zyliinderwandung 23 größer gewählt, so daß sie sich erst bei höheren Drücken verformt. Eine solche Flüssigkeitsfeder ist bis zu Drücken von 3500 kg/cm² geeignet. Natürlich muß die verformende Beanspruchung des Zylinders innerhalb zulässiger

Innern 2i_a des Gehäuses 21 befindet sich die Druck- 20 Grenzen bleiben, da sonst der Zylinder den Kolben22

flüssigkeit 2i₆, beispielsweise Mineralöl od. dgl. Der Kolben 22 weist einen Kopfteil 22_a auf und einen Schaftteil 22_Ö. Der letztere hat einen derartigen Durchmesser, daß ein Spalt 28 zwischen seinem Umfang und der Innenwand des Zylinders unter allen Umständen bestehen bleibt (Fig. 3). Der Kolbenkopf hat ein Arbeitsspiel 31 (Fig. 4) gegenüber der Wand des Zylinders 23 und ist mit einer Ringaussparung 26 zur Aufnahme eines Dichtungsringes 25 versehen. Zur Verdeutlichung der Erfindung sind der Spalt und das Arbeitsspiel relativ zu den übrigen Teilen der Feder übertrieben groß gezeichnet. Das Spiel 31 entspricht im wesentlichen dem Arbeitsspiel bei gummigedichteten Kolben für hohe Drücke nicht über 700 bis 1050 kg/cm², wenn Stützringe verwendet werden, und bis zu 210 bis 350 kg/cm² für Gummidichtungen ohne Ringe.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, füllt die zusammendrückbare Flüssigkeit den Raum aus, der durch das Gehäuse 21, die Überwurfmutter 23_a, den Zylinder 23 und den Kolben 22 begrenzt ist. Der Kolben kann im Zylinder 23 nur nach unten unter Verdichtung der Flüssigkeit bewegt werden.

Entsprechend¹ der Erfindung ist die Stärke der Zylinderwandung so gewählt, daß, wenn der Kolben 22 nach unten bewegt wird und die Flüssigkeit in dem Raum 2i_a zusammendrückt, der Durchmesser des Zylinders 23 kleiner wird und der Spalt 28 sich verengt, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. Ebenso wird auch der Spalt 31, wie aus Fig. 7 ersichtlich, verringert.

Der Kolben 22 wird bei der Darstellung gemäß Fig. 5 durch einen Preßstempel 40 in Richtung auf den Pressentisch 41 gedrückt und verdichtet dabei die Flüssigkeit 2i₆ im Raum 2i_r Dieser Drude in Höhe endgültig festklemmen würde. Eine Verformung des Zylinders über das zulässige Maß hinaus kann auch dadurch verhindert werden, daß der Schaft des Kolbens glatt ausgebildet oder daß der Spalt ent-

^a5 sprechend ausgebildet wird. Dann kann der Kolben 22 dazu benutzt werden, die sich verformende Zylinderwand 23 abzustützen. Dabei ist es zweckmäßig, den Kolben 22 aus einem anderen Material zu machen als die Zyliinderwand 23, um eine geringe Reibung zu erzielen und um eine unzulässige Abnutzung zu verhindern.

In den Fig. 8 und 9 ist eine Abwandlung der Flüssigkeitsfeder dargestellt. Der verformbare Teil 128 des Zylinders 123 liegt zwischen den oberen und unteren nicht verformbaren Teilen 129 und 130. Der verformbare Teil 128 ist so angeordnet, daß der bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 122 entstehende Druck nicht ausreicht, um den Teil 128 zusammenzudrücken, bevor die Dichtung 125 sich unterhalb dieses Teils 128 befindet. Die Dichtung durch den verformbaren Teil 128 erfolgt also erst, wenn die Dichtung 125 bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 122 bis unter den geschwächten Teil des Zylinders gelangt ist. Eine Erweiterung 131 des Zylinders 123 am unteren Ende gestattet der Flüssigkeit, hinter den Dichtungsring 125 zu gelangen, so daß der Druck auf den Dichtungsring 125 aufgehoben wird, wenn der Teil 128 der Zylinderwand sich bis zur dichtenden Anlage an den Kolben 122 verformt. Auf diese Weise wird bei hohen Drücken der Dichtungsring 125 vor der Zerstörung bewahrt und ein Flüssigkeitsverlust durch die dichtende Wirkung des Zylinderteils 128 vermieden. Beim Abwärtsgang des Kolbens 122 dichtet also zunächst der Dichtungsring 125, und erst bei

von etwa 1750 kg/cm² bewirkt, daß sich die nach 55 höheren Drücken setzt die Dichtung durch den ver-

unten erstreckende Zylinderwand 23 nach innen verbiegt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Spalt 28 wesentlich kleiner geworden ist infolge des Druckes auf die Zylinderwandung, wie ein Vergleich mit Fig. 3 zeigt.

Fig. 7 zeigt im Vergleich zu Fig. 4, daß das Spiel des Kolbenkopfes gegenüber der Zylinderwand durch deren Verformung unter dem Flüssigkeitsdruck völlig verschwunden ist und daher keine Flüssigkeitsverluste eintreten können. Der Dichtungsring 25 dient solange dazu, Druck zu erzeugen, wie er dem Druck widerstehen kann. Seine dichtende Wirkung wird schließlich abgelöst durch die dichtende Wirkung der sich verformenden Zylinderwand, die sich mit steigenformbaren Zylinderteil 128 ein, nachdem der Dichtungsring 125 diesen Teil des Zylinders passiert hat und sich in dem erweiterten Zylinderteil 131 befindet, wo alle auf ihn wirkenden Drücke ausgeglichen sind.

In den Fig. 10 und 11 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der verformbare Teil des Zylinders 223 ist auf den Teil des Kolbenhubes beschränkt, in dem die Dichtung 225 den Drücken nicht mehr standhalten könnte. Die Wirkungsweise ist ähnlich derjenigen gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1. Da aber der Kolben 222 nur für einen kurzen Teil des Hubes der metallischen Berührung unterworfen ist, sind die Verbindungskräfte nicht gefährlich, und es kann ein glatter Kolben

dem Flüssigkeitsdruck mehr und mehr verformt, bis 70 verwendet werden, der eine wesentlich nachgiebigere

Ausbildung des verformbaren Zylinderteils 226 zuläßt. Denn dieser Teil wird immer durch den Kolben von innen abgestützt, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Flüssigkeitsfeder, die aus einem geschlossenen Flüssigkeitsbehälter, einem in den Behälter hineinragenden offenen Holhlzylinder und einem in dem Zylinder verschiebbaren Tauchkolben besteht, der unter äußerer Belastung in die Zylinderbohrung eindringt, dadurch die Flüssigkeit im Behälter zusammendrückt und nach Freigabe die gespeicherte Energie wieder abgibt, gekennzeichnet durch eine derartige Wandstärke des Hohlzylinders (23), daß dieser sich bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes des Kolbens (22) auf die Flüssigkeit nach innen einwölbt und den Ringspalt (31) zwischen innerer Zylinderwand und Kolben flussigkeitsdiidht abschließt.
2. 2. Flüssigkeitsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil (128, 226) der Zylinderwand verformbar dünn ist, der bei der vorgegebenen Belastung des Kolbens (122, 222) hinter dessen Dichtungsfläche (125, 225) liegt.
3. 3. Flüssigkeitsfeder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfläche (25, 125, 225) am Kolbenkopf (22_a) sitzt und den Ringspalt (31) bis zum Erreichen des vorgegebenen Druckes flüssigkeitsdicht abschließt.
4. 4. Flüssigkeitsfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrung an dem in den Behälter (21) hineinragenden Zylinderende (130) erweitert und das Dichtungselement (125) derart am Kolben (122) angeordnet ist, daß es in den erweiterten Teil der Zylinderbohrung erst gelangt, wenn der Ringspalt (31) flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.
5. 5. Flüssigkeitsfeder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22, 122, 222) in gleitender Berührung mit dem verformbaren Teil der Zylinderwand (23, 123, 223) bleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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