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Dokumentenidentifikation DE2515985C2 27.10.1988
Titel Dämpfungssystem
Anmelder Fichtel & Sachs AG, 8720 Schweinfurt, DE
Erfinder Wößner, Felix, Dipl.-Ing.;
Kany, Karl;
Wecker, Wilhelm, Dipl.-Ing.;
Heyer, Günther, Dipl.-Ing.;
Spichala, Paul, 8720 Schweinfurt, DE
DE-Anmeldedatum 12.04.1975
DE-Aktenzeichen 2515985
Offenlegungstag 21.10.1976
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse B60G 13/08
IPC-Nebenklasse F16F 9/42   F16F 9/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfungssystem für schwere, geländegängige Fahrzeuge mit einem Drehflügeldämpfer, der aus einem mit Flügeln versehenen Stator und einem ebenfalls Flügel besitzenden Rotor besteht, wobei zwischen den Flügeln von Stator und Rotor mit Dämpfflüssigkeit gefüllte und über Dämpfventile miteinander verbundene Arbeitsräume gebildet sind.

Derartige Dämpfsysteme sind beispielsweise durch die DE-OS 23 11 651 bekannt. Für schwere geländegängige Fahrzeuge sind jedoch diese Dämpfsysteme insofern nicht geeignet, als die dabei im Dämpfer auftretende und durch die hohe Dämpfleistung entwickelte Wärme nicht im erforderlichen Maß abgeführt werden kann. Bei Überhitzung sinkt aber nicht nur die Dämpfleistung, sondern es werden auch Dämpferflüssigkeit, Dichtelemente und Ventile durch thermische Alterung geschädigt. Diese bei hoher Dämpfleistung auftretende große Wärmemenge beeinflußt somit nicht nur die Dämpfkraft, sondern es werden auch die Dämpferteile sehr stark in Mitleidenschaft gezogen, wodurch die Betriebssicherheit nicht im geforderten Umfang gewährleistet ist.

Zum Ausgleich der bei der Erwärmung entstehenden Volumenänderung ist es bei Drehflügeldämpfern bekannt, Ausgleichsräume anzuordnen. Diese Ausgleichsräume können dabei entweder innerhalb des Drehflügeldämpfers (DE-OS 23 43 791) oder außerhalb des Dämpfers angeordnet sein (DE-OS 23 11 651).

Zum Stand der Technik gehören aber auch Dämpfsysteme, bei denen die im Betrieb entsehende Wärme über eine extern angeordnete Kühleinrichtung abgeführt wird (DE-PS 8 93 762, GB-PS 11 25 788) und Anlagen, bei denen aus wärmetechnischen Überlegungen die Dämpfventile außerhalb des Aggregats vorgesehen sind (DE-OS 23 22 997).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dämpfungssystem für schwere geländegängige Fahrzeuge zu schaffen, das sich gegenüber den vorgenannten bekannten Ausführungen durch erhöhte Leistungsfähigkeit bei gleichzeitiger Verringerung des benötigten Bauvolumens am Einbau- bzw. Funktionsort auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Dämpfsystem gelöst, das die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale aufweist.

Dadurch ist eine gute Abfuhr der Wärme auch bei sehr hoher Dämpfleistung, wie sie beispielsweise für schwere geländegängige Fahrzeuge gefordert wird, möglich. Eine unzulässig hohe Erhitzung der Dämpfflüssigkeit und damit auch der Dämpferteile, insbesondere der Dichtelemente, wird vermieden, so daß ein sehr hohes Maß an Betriebssicherheit des Dämpfungssystems erzielt wird. Ebenso ist es dadurch möglich, mit einer relativ geringen Flüssigkeitsmenge im Drehflügeldämpfer auszukommen, so daß der Schwingungsdämpfer wenig Bauraum beansprucht, d. h., es wird ein Schwingungsdämpfer geschaffen, der bei hoher Dämpfleistung ein kleines Bauvolumen aufweist. Ferner wird durch die Anordnung von Dämpfeinrichtungen außerhalb des Drehflügeldämpfers eine einfache Variation der Dämpfungskennlinien ermöglicht, denn die außerhalb liegenden Dämpfeinrichtungen können leicht zugänglich angeordnet werden, was auch für Reparaturen vorteilhaft ist.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, sind zusätzlich zu den außerhalb des Drehflügeldämpfers liegenden Dämpfventilen weitere Dämpfventile innerhalb des Drehflügeldämpfers angeordnet. Durch die Parallelschaltung der inneren Dämpfventile in den Flügeln mit den äußeren Dämpfventilen läßt sich ein für momentane, hohe Dämpfleistungen ausreichender Durchflußquerschnitt erzielen, wobei die innerhalb des Drehflügeldämpfers angeordneten Ventile einen Überlastschutz zur Druckbegrenzung in den Arbeitskammern schaffen, indem erfindungsgemäß diese Ventile nur bei höheren Durchflußmengen eine Verbindung der Arbeitsräume herstellen.

Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Dämpfeinrichtungen im äußeren Kreislauf aus federbelasteten Plattenventilen und/oder aus ständig offenen Drosselquerschnitten, so daß die Dämpfkennlinien leicht veränderbar sind. Zudem ist es möglich, eine Variation der Dämpfkennlinien durch Änderung der Dämpfeinrichtungen für einzelne Arbeitsräume zu erzielen, denn erfindungsgemäß sind im äußeren Kreislauf die Dämpfeinrichtungen jedem Arbeitsraum zugeordnet und im Abschlußteil des Drehflügeldämpfers angeordnet. Eine einwandfreie Funktion der Ventile wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erzielt, indem das als Druckventil wirkende Teil des Dämpfventils eine mit einem Kolben versehene, federbelastete Ventilplatte aufweist, wobei der Kolben in einer geschlossenen zylindrischen Führung angeordnet ist und einen Entlüftungskanal im Bereich dieser Führung besitzt.

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 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Drehflügeldämpfer,

Fig. 2 den Drehflügeldämpfer im Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Dämpfflüssigkeitskreislaufes mit einer zwei Räume aufweisenden Mischkammer;

Fig. 4 einen Dämpfflüssigkeitskreislauf in schematischer Darstellung, wobei ein Teilstrom über eine Drossel direkt in den Kühler gelangt;

Fig. 5 einen ohne Mischkammer ausgebildeten äußeren Kreislauf mit Druckspeicher in schematischer Darstellung;

Fig. 6 einen schematisch dargestellten Dämpfflüssigkeitskreislauf, bei welchem dem Kühler ein belüfteter Vorratsbehälter zugeordnet ist.

Der Drehflügeldämpfer 3 entsprechend den Fig. 1 und 2 weist die aus Schwingenhebel und Schwingennabe bestehende Schwinge 1 auf, in welcher der Torsionsfederstab 2 mit seinem Ende drehfest angeordnet ist. Der Schwingenhebel der Schwinge 1 steht mit dem abzufedernden Rad in Verbindung. In den Seitenteilen 4 und 5 des Stators 3a ist die Nabe der Schwinge 1 mittels der Lager 9 gelagert. Fest verbunden mit dem Fahrzeugchassis ist der Stator 3a, welcher die Statorflügel 10 trägt. Durch ein Ventilnutprofil ist der Rotor 6 drehfest, aber axial verschiebbar auf der Nabe der Schwinge 1 angeordnet. Die mit dem Rotor 6 verbundenen Rotorflügel 7 tragen die Dämpfventile 8 für den inneren Kreislauf des Schwingungsdämpfers. Bei dieser Ausführungsform sind dabei jeder Bewegungsrichtung des Rotors 6 zwei Dämpfventile 8 zugeordnet, die bei entsprechender Belastung des Drehflügeldämpfers 3 wirksam werden und öffnen.

Die mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Arbeitsräume 31 und 32 werden vom Rotorflügel 7 voneinander getrennt und stehen durch die Überströmkanäle 14 im Seitenteil 5 mit dem äußeren Kreislauf in Verbindung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besitzt die dargestellte Ausführungsform des Drehflügeldämpfers 3 sechs Arbeitsräume, wobei jeweils drei Arbeitsräume in derselben Art beaufschlagt werden. Zur Abdichtung der Arbeitsräume untereinander sind in den Rotorflügeln 7 und den Statorflügeln 10 Dichtleisten angeordnet, während die Abdichtung nach außen durch Gleitringdichtungen in Nuten des Rotors 6 erfolgt (Fig. 1).

Zur Verbindung mit dem äußeren Kreislauf sind - wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich - im Seitenteil 5 die Überströmkanäle 14 vorhanden. Von hier gelangt die Dämpfflüssigkeit je nach Bewegungsrichtung der Rotorflügel 7 entweder über Saugventil mit der Saugventilplatte 12 zurück in den Arbeitsraum, oder sie wird aus dem Arbeitsraum über die mit einem Kolben versehene Ventilplatte 11, welche das Druckventil bildet, in die Mischkammer 15 gefördert. Zur einwandfreien Funktion und guten Führung des Druckventils mit der Ventilplatte 11 ist der Druckventilkolben in einer zylindrischen Bohrung angeordnet und weist einen Entlüftungskanal 13 auf. Die Mischkammer 15 besitzt zwei durch einen Steg getrennte Räume 16 und 17. Wird beispielsweise bei Drehung des Rotors 6 im Uhrzeigersinn Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 32 verdrängt, so erhält man die Aufteilung in den inneren und äußeren Kreislauf, indem ein Teil der Arbeitsflüssigkeit durch die beiden dieser Drehrichtung zugeordneten Ventile 8 in jedem Rotorflügel 7 in den Arbeitsraum 31 direkt fließt und den inneren Kreislauf bildet, während der andere Teil der Dämpfflüssigkeit durch den Kanal 14 des Arbeitsraumes 32 zu dem diesem Arbeitsraum zugeordneten Druckventil 11 gelangt und von dort über den äußeren Kreislauf und das dem Arbeitsraum 31 zugeordnete Saugventil 12 über den Kanal 14 in den Arbeitsraum 31 zurückfließt.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen für Dämpf- und Kühlkreisläufe in schematischer Darstellung. Der innere Kreislauf ist bei allen diesen Ausführungen gleichartig, wobei der Einfachheit halber nur zwei Arbeitsräume des Rotationsschwingungsdämpfers dargestellt sind. Bei all den gezeigten Ausführungen ist jeweils ein innerer Kreislauf vorhanden, jedoch ist es ohne weiteres möglich, auch ohne diesen inneren Kreislauf auszukommen und nur mit dem äußeren Dämpf- und Kühlkreislauf zu arbeiten.

Bewegt sich der Rotor 6 mit dem Rotorflügel 7 im Stator 3a im Uhrzeigersinn, so wird - wie bereits beschrieben - bei entsprechender Belastung durch das zum Arbeitsraum 31 hin öffnende Dämpfventil 8 ein Teil der Dämpfflüssigkeit vom Arbeitsraum 32 in den Arbeitsraum 31 verdrängt. Die Dämpfflüssigkeitsmenge, welche im inneren Kreislauf fließen soll, ist dabei durch die Federkraft der Ventile 8 beeinflußbar. Die Vorspannung der Ventile 8 ist dabei so bemessen, daß nur bei hohen Durchflußmengen eine Verbindung der Arbeitsräume 31 und 32 hergestellt wird, so daß der innere Kreislauf eine Art Sicherheitseinrichtung bildet.

Der äußere Kreislauf entsprechend der schematischen Darstellung nach Fig. 3 besteht aus der die zwei getrennten Räume 16 und 17 aufweisenden Mischkammer 15, die über Dämpfeinrichtungen mit den Arbeitsräumen 31 und 32 verbunden ist. Injeder zu den Räumen 16 und 17 führenden Druckleitung ist ein Druckventil 19, welches zu einem Drosselquerschnitt 20 parallelgeschaltet ist, angeordnet. Vom Raum 16 gehen die Saugleitungen aus, die über Saugventile 21 zu den Arbeitsräumen 31 und 32 führen. Aus dem Raum 17 wird durch die vom Pumpenmotor 23 angetriebene Pumpe 22 die Dämpfflüssigkeit angesaugt und in den Kühler 24 gefördert. Sie gelangt von dort zurück in den Raum 16 der Mischkammer 15. Damit die in den Raum 17 gelangende, erhitzte Dämpfflüssigkeit vollständig abgesaugt und dem Kühler 24 zugeführt wird, werden Rückschlagventile oder Rückschlagklappen 33 vorgesehen. Der Kühler 24 wirkt in Verbindung mit dem Druckspeicher 25 als Ausgleichsraum und steht immer unter einem vorgegebenen Druck. Zur intensiven Kühlung der Dämpfflüssigkeit fördert ein Ventilator 27 Kühlluft durch den Kühler 24.

Wird durch eine Bewegung des Rotors 6 im Uhrzeigersinn Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 32 verdrängt, so fließt ein Teil dieser Arbeitsflüssigkeit in den äußeren Kreislauf, d. h., er gelangt über das Druckventil 19 und die Drossel 20 in die Räume 16 und 17. Gleichzeitig wird aus dem Raum 16 der Mischkammer 15 über die Saugleitung und das Saugventil 21 Dämpfflüssigkeit in den Arbeitsraum 31 angesaugt. Da gerade bei sehr schweren geländegängigen Fahrzeugen eine sehr hohe Dämpfleistung erforderlich ist, erhitzt sich die Dämpfflüssigkeit sehr stark, so daß die in den Raum 17 fließende Dämpfflüssigkeit über den Kühler gefördert wird und als abgekühlte Flüssigkeit in den Raum 16 gelangt. In diesem Raum 16 vermischt sich diese abgekühlte Dämpfflüssigkeit mit der aus dem Raum 32 kommenden, erhitzten Dämpfflüssigkeit, und dieses Gemisch wird in den Arbeitsraum 31 gesaugt.

Eine Kühlung der Dämpfflüssigkeit erfolgt auch bei haltendem Fahrzeug, denn die Räume 16 und 17 der Mischkammer 15 sind über Kurzschlußkanäle, im vorliegenden Fall durch die Druckleitung, miteinander verbunden, so daß die Pumpe 22 aus dem Raum 17 Dämpfflüssigkeit ansaugen kann und diese gekühlt in den Raum 16 fördert. Die schematische Darstellung der Mischkammer 15 entsprechend Fig. 3 entspricht in ihrer Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Mischkammer 15 im Seitenteil 5.

Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung des äußeren Kreislaufs, wobei die mit Druckventilen 19 versehene Druckleitung der Arbeitsräume 31 und 32 über ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil 28 mit der Mischkammer 18 und über ein Drosselventil 29 mit dem Kühler 24 verbunden ist. Der Kühler 24 steht ebenfalls über eine Rohrleitung mit der Mischkammer 18 in Verbindung, während die Saugleitung über Saugventile 21 zu den Arbeitsräumen 31 und 32führt. Auch hier wirkt der Druckspeicher 25 mit dem Kühler 24 zusammen als Vorratsraum, und somit steht auch dieses System unter einem ständigen Überdruck, wobei zur intensiven Kühlung der Dämpfflüssigkeit vom Ventilator 27 Kühlluft durch den Kühler 24 geblasen oder gesaugt wird. Wird aus einem Arbeitsraum Dämpfflüssigkeit verdrängt, so gelangt sie über die Druckventile 19 in die Druckleitung und über das Drosselventil 29 in den Kühler 24. Das federbeaufschlagte Rückschlagventil 28, welches ebenfalls in die Druckleitung mündet, öffnet erst, wenn der Druck in der Druckleitung die Federkraft des Rückschlagventils 28 überwindet, d. h., bei größerem Flüssigkeitsdurchsatz pro Zeiteinheit, so daß im Normalfall der gesamte Dämpfflüssigkeitsstrom über den Kühler 24 geht.

Einen ohne separate Mischkammer ausgebildeten äußeren Kreislauf zeigt die Fig. 5. Parallel zu den Druckventilen 19 sind die Drosselquerschnitte 20 vorhanden, wobei die Druckleitung direkt mit dem Kühler 24 verbunden ist. Bei langsamer Rotationsgeschwindigkeit des Drehflügeldämpfers 3 und entsprechend geringem Dämpferdruck bleiben die federvorgespannten Druckventile 19 geschlossen, und es besteht parallel zu dem von der Einstellung der Ventile 8 abhängigen inneren Kreislauf über die Drosseln 20 ein Kurzschlußkreislauf zwischen den Arbeitsräumen 31 und 32. Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit wird der Druck zum Öffnen der Druckventile 19 überschritten, und ein dem Durchflußwiderstand entsprechender Anteil der Dämpfflüssigkeit wird über den Kühlerkreislauf vom einen zum anderen Arbeitsraum verdrängt. Dieser Vorgang wird durch die Pumpe 22, die vom Motor 23 angetrieben wird, unterstützt.

Auch bei stehendem Fahrzeug ist eine Kühlung der Dämpfflüssigkeit gewährleistet, wenn der Pumpendruck so groß ist, daß dadurch die Saugventile 21 überwunden werden. Somit ist ein Austausch der Dämpfflüssigkeit und damit eine Kühlung dieser Dämpfflüssigkeit bei stehendem Motor dadurch gegeben, daß über die Saugventile 21 Dämpfflüssigkeit in den Arbeitsraum gefördert wird und durch die Drosselquerschnitte 20 in der Druckleitung die dadurch verdrängte Flüssigkeitsmenge in den Kühler 24 fließt. Das Ein- und Ausschalten des Pumpenmotors 23 erfolgt über einen Thermostat 30, dessen Fühler am Gehäuse des Drehflügeldämpfers 3 oder im Flüssigkeitskreislauf angeordnet ist. Der die intensive Kühlung bewirkende Ventilator 27 kann dabei ebenfalls an diesen oder einen weiteren Thermostaten angeschlossen sein.

Einen weiteren Dämpfflüssigkeitskreislauf in schematischer Darstellung zeigt Fig. 6. Wird hierbei aus dem Arbeitsraum 32 Dämpfflüssigkeit verdrängt, so gelangt diese über das als Dämpfventil wirkende Druckventil 19 in die Druckleitung und von dort direkt in den Kühler 24. Gleichzeitig wird aus dem Kühler 24 über die Saugleitung und das Saugventil 21 Dämpfflüssigkeit in den Arbeitsraum 31 gesaugt. Es handelt sich hierbei um ein offenes System, denn der Vorratsbehälter 26 ist belüftet, d. h., der äußere Kreislauf steht nicht unter Überdruck. Ein solches System eignet sich besonders dann, wenn der saugseitige Widerstand durch kurze Leitungen großen Querschnitts niedrig gehalten werden kann.

Anstelle des durch den Ventilator 27 intensiv gekühlten Kühlers 24 ist es ohne weiteres möglich, einen Flüssigkeitswärmetauscher zu verwenden, wobei der Dämpfflüssigkeit die Wärme durch eine entsprechende Kühlflüssigkeit entzogen wird. Ebenso ist bei dem in Fig. 6 gezeigten Dämpfflüssigkeitskreislauf ohne weiteres ein Druckspeicher anstelle des belüfteten Vorratsbehälters 26 denkbar. Der in den Ausführungsbeispielen jeweils dargestellte äußere Dämpf- und Kühlkreislauf erfordert nicht unbedingt auch einen inneren Kreislauf mit den Dämpfventilen 8. Des weiteren beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Dämpfeinrichtungen des äußeren Kreislaufes. Hierfür können auch andere aus dem Stoßdämpferbau bekannte Dämpfventile verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Dämpfungssystem für schwere, geländegängige Fahrzeuge mit einem Drehflügeldämpfer, der aus einem mit Flügeln versehenen Stator und einem ebenfalls Flügel besitzenden Rotor besteht, wobei zwischen den Flügeln von Stator und Rotor mit Dämpfflüssigkeit gefüllte und über Dämpfventile miteinander verbundene Arbeitsräume gebildet sind, gekennzeichnet durch die Merkmale:

    1. - ständig wirksame Dämpfventile (11; 12; 19; 20; 21) sind außerhalb des Drehflügeldämpfers (3) angeordnet,
    2. - weitere Dämpfventile (8) sind im Drehflügeldämpfer (3) angeordnet, den Dämpfventilen (11; 12; 19; 20; 21) parallel geschaltet und wirken nur bei hohen Dämpferdrücken als Überlastungsschutz,
    3. - jeder Arbeitsraum (31; 32) des Drehflügeldämpfers (3) ist über eine Druckleitung mit einem Dämpfventil (19, 20) mit dem Eingang einer Kühleinrichtung (24) und über eine Saugleitung mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Saugventil (21) mit dem Ausgang der Kühleinrichtung (24) verbunden.


  2. 2. Dämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Drehflügeldämpfers (3) angeordneten Dämpfventile durch federbelastete Plattenventile (11; 12; 19; 21) und/oder durch ständig offene Drosselquerschnitte (20) gebildet sind.
  3. 3. Dämpfungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Druckventil wirkende Teil des Dämpfventils eine mit einem Kolben versehene federbelastete Ventilplatte (11) aufweist, wobei der Kolben in einer geschlossenen zylindrischen Führung angeordnet ist und einen Entlüftungskanal (13) im Bereich dieser Führung besitzt (Fig. 1).
  4. 4. Dämpfungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Arbeitsraum (31; 32) im seitlichen Abschlußteil (Seitenteil 5) des Drehflügeldämpfers (3) eine Saugventilplatte (12) und eine Druckventilplatte (11) zugeordnet sind (Fig. 1).






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