DE1109461B - Fluessigkeitsfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsfedern, insbesondere auf solche, die von einer Ruhelage aus zusammengedrückt oder auseinandergezogen werden können.

Es wurden bereits derartige Flüssigkeitsfedern vorgeschlagen, die in der Lage sind, sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufzunehmen. So sind Flüssigkeitsfedern bekannt (britisches Patent Nr. 657 217), bei denen in einem den einen Teil der Feder bildenden Zylinder mit einer Flüssigkeitsfüllung ein mit Drosseldurchgängen versehener Kolben hin- und herbewegbar ist, der mit seiner Kolbenstange den anderen Teil der Flüssigkeitsfeder bildet. Bei solchen Konstruktionen wird jedoch für einen gegebenen Hub eine verhältnismäßig große Baulänge nötig.

Bei einer Flüssigkeitsfeder nach der Erfindung ist die Gesamt-Baulänge derart verringert, daß diese Federn auch da verwendet werden können, wo nur wenig Raum zur Verfügung steht.

Bei einer Flüssigkeitsfeder mit einem Zylinder, der ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist und in den ein mit Drosseldurchgängen versehener Kolben einfahren kann, ist gemäß der Erfindung der Zylinder in einem äußeren Zylinder verschiebbar geführt, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des inneren Zylinders, und zwar derart, daß eine sich beim Zusammenschieben der Zylinder vergrößernde ringförmige Kammer entsteht, die durch Dichtungen an den Enden der beiden Zylinder abgeschlossen ist und durch eine Bohrung mit dem Innenraum des inneren Zylinders in Verbindung steht, wobei Anschläge vorgesehen sind, die die Bewegung der beiden Zylinder begrenzen.

Bei einer solchen Flüssigkeitsfeder bildet der Boden des äußeren Zylinders den Anschlag für den Boden des inneren Zylinders. Beim Auseinandergehen der beiden Zylinder bilden ein in dem äußeren Zylinder liegender Ring sowie die Dichtungen an dem äußeren und inneren Zylinder die Anschläge zur Begrenzung der Auswärtsbewegung.

Durch die Erfindung wird eine doppelwirkende Flüssigkeitsfeder geschaffen, die sehr kurz ist und die elastisch in einer Ruhelage gehalten, Bewegungen aus dieser Ruhelage in beiden Richtungen zuläßt.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Feder teilweise im Längsschnitt in der Ruhestellung.

Fig. 2 ähnelt der Fig. 1 und zeigt die Feder voll auseinandergezogen.

Flüssigkeitsfeder

Anmelder:

The Cleveland Pneumatic Industries Inc.,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. O. Gadamer, Patentanwalt,
München 22, Zweibrückenstr. 8

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. November 1958

Ira D.Smith, La Verne, Calif. (V.St.Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 ähnelt den Fig. 1 und 2 und zeigt die Feder voll zusammengedrückt.

Fig. 4 ist ein Last-Hub-Diagramm der Feder, welches das Arbeiten bei Zug und Druck darstellt.

Die Flüssigkeitsfeder besteht aus einem Hauptzylinder 10, der teleskopartig in einem Außenzlinder 11 gleitet, und aus einem Plungerkolben 12, der in den Hauptzylinder 10 hineinragt. Eine Abdichtung 13 ist am inneren Ende des Hauptzylinders 10 durch eine Mutter 14 befestigt, so daß ein Abdichten gegenüber der Innenwandung 15 des Außenzylinders 11 erfolgt. Eine ähnliche Abdichtung 16 sitzt auf dem äußeren Zylinder 11, und zwar an seinem äußeren Ende; die Befestigung erfolgt durch eine Überwurfmutter 17. Durch die Abdichtung 16 wird der äußere Zylinder 11 gegen die Außenfläche 20 des Hauptzylinders 10 abgedichtet. Die Außenfläche 20 des Hauptzylinders 10 hat einen etwas kleineren Durchmesser als die Innenfläche 15 des Außenzylinders 11, so daß die beiden Zylinder 10 und 11 und die beiden Abdichtungen 13 und 16 eine erste Kammer 18 bilden. Im Innern des Außenzylinders 11 kann ein abgesetzter Ring 17' sitzen, der die beiden Dichtungen 13 und 16 bei ausgezogener Feder so weit voneinander entfernt hält, daß die erste Kammer 18 (Ringkammer) erhalten bleibt. Die Dichtungen 13 bzw. 16 und der Ring 17' bilden die Anschläge, die die Auswärtsbewegung der beiden Zylinder 10 bzw. 11 begrenzen.

Eine dritte Abdichtung 19 ist durch eine Überwurfmutter 21 in das äußere Ende des Hauptzylinders 10 eingesetzt und bewirkt eine Abdichtung gegenüber

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dem PIungerkolben 12. Für die Abdichtungen 13,16 und 19 kann jede Bauart verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie den bei Flüssigkeitsfedern auftretenden Drücken gewachsen ist.

Der Hauptzylinder 10, der Plunger 12 und die Abdichtung 19 bilden zusammen den Hauptflüssigkeitsraum 22, der wiederum in eine zweite Kammer 23 und eine dritte Kammer 24 durch einen Kolbenkopf 26 aufgeteilt wird; der Kolbenkopf 26 sitzt an dem inneren Ende des Plungerkolbens 12 und wird durch eine Mutter 27 gehalten. Um einen Flüssigkeitsaustausch zwischen der ersten Kammer 18 und der dritten Kammer 24 zu ermöglichen, ist im inneren Ende des Hauptzylinders 10 ein Dämpfungskanal 28 vorgesehen; der Flüssigkeitsaustausch zwischen der zweiten Kammer 23 und der dritten Kammer 24 wird durch den Dämpfungskanal 29 in dem Kolbenkopf 26 ermöglicht.

Die drei Kammern 18, 23 und 24 sind vollständig mit einer komprimierbaren Flüssigkeit unter Druck gefüllt, welche die Reaktionskräfte entwickelt, welche den Außenzylinder 11 nach links gegenüber dem Hauptzylinder 10 drücken und den Plungerkolben 12 nach links gegenüber dem Hauptzylinder 10. An dem Außenzylinder 11 ist eine Befestigungsöse 31 od. dgl. und an dem Plungerkolben 12 eine Befestigungsöse 32 angeordnet, so daß man die Flüssigkeitsfeder in üblicher Weise an den abzufedernden Teilen anbringen kann. Die Bewegung des Außenzylinders 11 aus der Stellung nach Fig. 1 nach rechts in die Stellung nach Fig. 2 reduziert das Volumen der ersten Kammer 18 und bewirkt ein Strömen der Flüssigkeit aus dieser Kammer durch den Dämpfungskanal 28 in die dritte Kammer 24. Das Strömen der Flüssigkeit in die dritte Kammer 24 komprimiert die Flüssigkeit in allen drei Kammern, wobei der Druck bis zu einem Punkt ansteigt, bei dem eine höhere Reaktionskraft entwickelt wird, welche den Außenzylinder 11 nach links gegenüber dem Hauptzylinder 10 bewegt. Mit anderen Worten: Die unter Druck stehende Flüssigkeit in der Feder drückt den Außenzylinder 11 nach links, wobei diese Reaktionskraft das Produkt ist aus dem Flüssigkeitsdruck in der ersten Kammer 18 mal der wirksamen Fläche dieser ersten Kammer 18. Die wirksame Fläche der Kammer 18 ist gleich der Fläche, die durch die äußere Wandung 15 des Außenzylinders gegeben ist, abzüglich der Fläche, die durch die äußere Wandung 20 des Hauptzylinders 10 definiert wird.

Wenn zwischen den beiden Befestigungsösen 31 und 32 eine Zugkraft angreift, so wirken zwei Vorgänge dem Auseinanderziehen der Feder entgegen, das als eine Bewegung des Außenzylinders 11 nach rechts gegenüber dem Hauptzylinder 10 in Erscheinung tritt. Der erste Vorgang ist durch die Kompression der Flüssigkeit in den drei Kammern 18, 23 und 24 bedingt, während der zweite Vorgang in der dynamischen Dämpfungswirkung des Strömens durch den Dämpfungskanal 28 besteht. Sobald die gegenseitige Bewegung der beiden Zylinder aufgehört hat, stabilisiert sich die Federwirkung als Folge des Ausgleiches des Flüssigkeitsdruckes. Die Dämpfungswirkung tritt nur während der Bewegung der Zylinder 10 und 11 auf, wodurch ein Flüssigkeitsstrom durch den Dämpfungskanal 28 bewirkt wird. Wenn eine Zugspannung an die Feder gelegt wird, kann der Plungerkolben 12 sich aus der Stellung der Fig. 1 und 2 nicht nach links bewegen, da der Kolbenkopf 26 gegen die Abdichtung 19 anliegt.

Wenn eine Druckkraft zwischen den beiden Ösen 31 und 32 wirkt, wird die Feder aus der Ruhestellung der Fig. 1 in die Stellung nach Fig. 3 zusammengedrückt. Während einer solchen Kompression findet keine Relativbewegung zwischen den beiden Zylindern 10 und 11 statt, da das innere Ende 35 des Hauptzylinders 10 gegen die End- oder Stirnwand 40 des äußeren Zylinders 11 anliegt; der Plungerkolben 12 bewegt sich jedoch innerhalb des Hauptzylinders

ίο 10 nach rechts. Dies bedingt eine Volumenänderung in dem Hohlraum 22, die gleich dem Querschnitt des Plungerkolbens 12 mal dem Hub dieses Kolbens ist. Die Volumenverkleinerung komprimiert die in den Kammern 18, 23 und 24 enthaltene Flüssigkeit und erhöht den Druck und vergrößert dadurch die Reaktionskraft, die auf den Kolben 12 ausgeübt wird. Zusätzlich tritt eine Dämpfung ein, da das Volumen der dritten Kammer 24 schnell abnimmt, während das Volumen der zweiten Kammer 23 zunimmt. Dies be-

ao wirkt eine Flüssigkeitsverschiebung durch den Dämpfungskanal 29, wodurch einer Bewegung zwischen dem Plungerkolben 12 und dem Hauptzylinder 10 Widerstand geleistet wird. Das Volumen des Flüssigkeitsraumes 22 ist immer gleich der Summe der Volumina der zweiten Kammer 23 und der dritten Kammer 24. Wenn das Volumen der zweiten Kammer 23 zunimmt, nimmt das Gesamtvolumen der beiden Kammern in dem Maße ab, wie sich der Plungerkolben 12 nach rechts bewegt.

Die Flüssigkeitsfüllung der drei Kammern 18, 23 und 24 erfolgt mit einem Überdruck, der normalerweise in der Größenordnung von 70 kg/cm² liegt, so daß die Elemente elastisch in die Ruhestellung der Fig. 1 gehen müssen.

Während des Füllens der Feder wird die Flüssigkeit durch den Füllstutzen 33 zugeführt und die eingeschlossene Luft durch den Luftaustrittsstutzen 34 herausgelassen.

Das Arbeiten der Feder ist aus dem Diagramm der Fig. 4 zu ersehen, in dem die Ruhestellung mit A bezeichnet ist. Infolge der Druckvorspannung der Flüssigkeit bewirkt ein Zusammendrücken noch keine Bewegung des Plungerkolbens 12 nach rechts, und zwar so lange, bis die Druckkraft B erreicht ist. Wenn diese Kraft erreicht ist, bewirkt eine weitere Druckkraft eine Verschiebung des Kolbens 12 nach rechts, und zwar längs der Kurve BC. Wenn jedoch die Feder einer Zugspannung ausgesetzt wird, verhindert die Druckvorspannung der Flüssigkeit wieder eine Verschiebung des äußeren Zylinders 11 so lange, bis die Zugspannung, die bei E herrscht, erreicht ist. Wenn die Zugspannung den Wert£ überschreitet, wird die Feder längs der Kurve EF gespannt, d. h. verlängert.

Bei der dargestellten Kurve in Fig. 4 sind die beiden Federkurven BC und EF ähnlich; wenn man eine solche Anordnung wünscht, sollte die Fläche der ersten Kammer 18 gleich dem Querschnitt des Plungerkolbens 12 sein. Wenn man dagegen eine höhere Zugspannung wünscht als eine Druckspannung, ist es nur nötig, dafür zu sorgen, daß die wirksame Fläche der ersten Kammer 16 größer ist als der Querschnitt des Plungerkolbens 12. Wenn umgekehrt eine geringere Federwirkung auf Zug gewünscht wird als auf Druck, so sollte der Plungerkolben 12 einen größeren Querschnitt haben als den wirksamen Querschnitt der ersten Kammer 18. Da der Außenzylinder 11 in dem Hauptzylinder 10 sitzt, ist die Gesamtlänge der Konstruktion nach der Erfindung kurz gegenüber den bis-

her bekannten Konstruktionen doppelseitig wirkender Flüssigkeitsfedern.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Flüssigkeitsfeder mit einem Zylinder, der ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist und in den ein mit Drosseldurchgängen versehener Kolben einfährt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) in einem äußeren Zylinder (11), dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des inneren Zylinders, verschiebbar geführt ist, derart, daß eine sich beim Zusammenschieben der Zylinder vergrößernde ringförmige Kammer (18) entsteht, die durch Dichtungen (13, 16) an den Enden der beiden Zylinder abgeschlossen ist und durch eine Bohrung (28) mit dem Innenraum (22) des inneren Zylinders in Verbindung steht, wobei Anschläge vorgesehen sind, die die Bewegung der beiden Zylinder begrenzen.

2. Flüssigkeitsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenschieben der beiden Zylinder (10,11) der Boden (40) des äußeren Zylinders (11) den Anschlag für den Boden (35) des inneren Zylinders (10) bildet.

3. Flüssigkeitsfeder nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auseinandergehen der beiden Zylinder (10,11) ein in dem äußeren Zylinder (11) liegender Ring (17') und die Dichtung (13) auf dem Ende des inneren Zylinders (10) die Anschläge bilden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 657 217.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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