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Indirekt flüssigkeitsgekühlter Stoßdämpfer für Fahrzeugfederungen
In den als Schwingungsdämpfer für Fahrzeugfederungen verwendeten sogenannten Stoßdämpfern
wird die Schwingungsenergie in Wärme umgesetzt und letztere an die Umgebung abgegeben.
Mit den wärmeabgebenden Oberflächen verglichen, sind die abzuführenden Wärinemengen
hoch, was bekanntlich oft zu Schwierigkeiten durch zu hohe Betriebstemperaturen
der Stoßdämpfer führt und die häufig geringe Lebensdauer der Stoßdämpfer bedingt.
Dies trifft vor allem zu, wenn es sich um Ausführungen für schwere, insbesondere
gepanzerte Fahrzeuge handelt, wo oft die Stoßdämpfer nicht so groß gebaut werden
können, wie es wünschenswert wäre, und die Verschmutzung die Wärmeabfuhr behindert.
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Normalerweise erfolgt die Wärmeabfuhr von den Stoßdämpfern im wesentlichen
durch Konvektion und Strahlung direkt an die Umgebungsluft. Es sind aber auch Ausführungen
bekannt, bei denen das Stoßdämpfergehäuse von einem Wassermantel umschlossen ist,
so daß die Stoßdämpfer über das Wasser indirekt gekühlt werden. Hierbei wird ausgenutzt,
daß die Wäimeübergangszahlen an Wasser bei gerin-P 0,
rem Aufwand höhere Werte
erreichen als für Luft. Der Nachteil dieser Ausführungsform ist das durch den Wassermantel
merklich erhöhte Bauvolumen solcher Stoßdämpfer.
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Es ist auch bekannt, ein Gas als Kühlmittel zu verwenden. Wegen der
schlechten Wärmeübergangszahlen sind bei dem Stoßdämpfermantel Kühlrippen erforderlich,
was einen größeren Unterschied zwischen wirksamem Kolbendurchmesser und Außendurchmesser
des Dämpfers notwendig macht als bei normalen Stoßdämpfern. Wird dagegen als Kühknittel
statt Gas eine Flüssigkeit verwendet, so ist die bekannte Anordnung unbrauchbar,
da es untragbar ist, das flüssige Kühlmittel an die Umgebung ab- und damit verlorenzugeben.
Es müssen daher bei der bekannten Anordnung am unteren Ende des Stoßdämpfermantels
Dichtungen angebracht werden, die schwierig zu gestalten sind. Außerdem müßte eine
Rückführung der Kühlflüssigkeit nach dem oberen Befestigungsauge des Stoßdämpfers
hinzugefügt werden, die nur als zusätzlicher, den Stoßdämpfer umhüllender Mantel
ausgeführt werden kann, so daß der Außendurchmesser des Stoßdämpfers zumindest örtlich
noch weiter vergrößert werden müßte.
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Eine andere bekannte Art der Kühlflüssigkeitszu-und -rückführung ist
für Panzerfahrzeuge unbrauchbar, da wegen der seitlichen Schwingbewegungen des Stoßdämpfers
für die Kühlmittelzu- und -abführung flexible Verbindungen, z. B. Schläuche, erforderlich
sind, die z. B. gegen Splitterwirkung zu empfindlich sind.
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Schließlich ist eine Stoßdämpferflüssigkeitskühlung bekannt, die aber
den Nachteil hat, daß der ölseitige Wärmeübergang im Kühler entweder sehr niedrig
liegt oder ein großer Druckverlust des öles in diesem Kühler in Kauf genommen werden
muß, was dann zweifellos zur Notwendigkeit der Anwendung einer zusätzlichen Umwälzpumpe
für die Stoßdämpferflüssigkeit im äußeren Kühlkreislauf führt.
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Bei diesem Schwingungsdämpfer dient der Stoßdämpfer selbst als Umlaufpumpe
für die Stoßdämpferflüssigkeit. Da aber für die Pumpwirkung nur die Querschnittsfläche
der Kolbenstange wirksam. wird, muß zwangsweise die irn äußeren Kühlkreislauf umlaufende
Menge relativ gering sein, so daß im Kühler ölseitig schon aus Kontinuitätsgründen
nur geringe Geschwindigkeiten und damit niedrige Wärmeübergangszahlen erreicht werden.
Man könnte zwar diese Schwierigkeit umgehen, indem man den Querschnitt der ölröhrchen
im Kühler extrem klein wählt, doch hätte das den Nachteil einer hohen Verstopfungsgefahr
und/oder den Nachteil hohen ölseitigen Druckverlustes im Kühler.
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Zweck der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer mit Kühlung durch ein
flüssiges Kühlmittel anzugeben, dessen Bauvolumen durch den Einbau des Kühlsystems
praktisch nicht vergrößert wird. Als flüssiges Kühlmittel kommt vorzugsweise
Wasser oder eine Kühlflüssigkeit mit ähnlich günstigen Wärmeübergangseigenschaften
in Frage.
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Zur Lösung der Aufgabenstellung wird davon ausgegangen, daß der Wärmeübergang
nicht nur auf der Kühlmittelseite (durch Verwendung. von z. B. Wasser) verbessert
wird, sondern dasselbe auch auf der Seite der Stoßdämpferfüllflüssigkeit (z. B.
öl) erzielt wird. Man erreicht dies am einfachsten durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
der Stoßdämpferfüllflüssigkeit
entlang den auf der anderen Seite
vom Kühlmittel bestrichenen Wänden. Dies wiederum wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß die Kühlflächen in den Kolben des Stoßdämpfers in unmittelbarer Nähe der Drosselkanäle
für die Stoßdämpferfüllflüssigkeit gelegt werden, da diese Kanäle beim Arbeiten
des Stoßdämpfers von der Füllflüssigkeit mit relativ hohen Geschwindigkeiten durchströmt
werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Kühlflächen im Dämpferkolben ist
auch noch aus einem anderen Grunde besonders zweckmäßig. Die Dämpferwirkung entsteht
dadurch, daß die Füllflüssigkeit den Kolben gedrosselt durchströmt, wobei sie sich
erwärmt. Es ist also angebracht, der Füllflüssigkeit die Wärme so zu entnehmen,
daß sie hierzu nicht erst die Zylinderwände des Stoßdämpfers erwärmen muß, wie dies
z. B. bei den durch die Umgebungsluft oder über den bekannten Wassermantel gekühlten
Stoßdämpfern der Fall ist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet. -
Für die Gegenstände der Unteransprüche wird nur Schutz in
Verbindung mit dem Hauptanspruch begehrt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt
dargestellt, wobei die linke Hälfte des Schnittes durch den Kolben einer anderen
Meridianebene entspricht als die übrigen geschnittenen Teile der Zeichnung.
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Der an der Kolbenstange 1 befestigte Dämpferkolben 2 läuft
im Dämpferzylinder 3 und enthält mehrere Durchströmkanäle 4 bzw. 4'. Die
in den Räumen 5 bzw. 5' befindliche Dämpferfüllflüssigkeit wird beim
Durchströmen der Kanäle 4 bzw. 4' durch die Ventile 6 bzw. 6" gedrosselt,
welche durch Fedem 7 bzw. 7' belastet sind, die sich auf die Federteller
8 bzw. 8' auf der Kolbenstange 1 abstützen. Der Federteller
8' wird z. B. durch einen Ring 9 gehalten, der durch einen Stift
10 mit der Kolbenstange 1 verbunden ist. Der Kolben 2 hat einen ringförmigen
Kühlmittelraum 11, der durch einen ringförmigen Mantel 12 abgeschlossen wird.
Der Mantel 12 ist mit dem Kolben 2 durch Schrumpfen und/oder Schweißen bzw. Löten
dicht verbunden.
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Der Kühlmittelraum 11 ist so gestaltet, daß seine Wandungen gegenüber
den Kanälen 4 bzw. 4' überall möglichst dünn sind, um geringe Wärmedurchgangswiderstände
zu erzielen.
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Die Kühlmittelzu- bzw. -abfuhr des Ringraumes 11
erfolgt vom
(nicht gezeichneten) Fahrzeugaufbau her über den daran befestigten Auffiängebolzen
13 des Stoßdämpfers durch die Bohrungen 14 bis 18 bzw. 14' bis
IS', wobei die Bohrungen 18 und 18' an diametral gegenüberliegenden
Stellen in den Ringraum 11 einmünden. Die Rückkühlung des Kühlmittels erfolgt
in einem (nicht gezeichneten) im Fahrzeug eingebauten Kühler.