AT391530B - Stossdaempfereinheit - Google Patents

Description

Nr. 391 530

Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpfereinheit umfassend einen Zylinder, eine Kolbenstange, welche längs der Zylinderachse beweglich ist, zwei in ihrem Volumen bei Relativbewegung von Zylinder und Kolbenstange gegensinnig veränderliche Arbeitsräume, Strömungsmittel innerhalb der Arbeitsräume, eine Strömungsmittelverbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen und eine federvorgespannte Ventileinrichtung in 5 Zuordnung zu der Strömungsmittelverbindung, welche die Relativbewegung beim Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder dämpft, wobei die Dämpf wirkung von der Geschwindigkeit dieser Relativbewegung abhängig ist, diese Stoßdämpfereinheit aufgebaut in der Weise, daß die Strömungsmittelverbindung einen ersten und einen zweiten Verbindungszweig in Parallelschaltung zwischen den beiden Arbeitsräumen umfaßt, und daß eine erste Zweigventileinrichtung und eine zweite Zweigventileinrichtung dem ersten bzw. zweiten Verbindungszweig 10 zugeordnet ist, wobei die erste Zweigventileinrichtung in Richtung auf eine Öffnungsstellung federbelastet ist, in welcher der erste Verbindungszweig im wesentlichen offen ist, und diese erste Zweigventileinrichtung bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit der Kolbenstange in Einfahrrichtung auf eine Schließstellung hin verstellbar ist, in welcher der erste Verbindungszweig im wesentlichen geschlossen ist, und wobei die zweite Zweigventileinrichtung in Richtung auf eine Schließstellung federbelastet ist, in welcher der 15 zweite Verbindungszweig im wesentlichen geschlossen ist, und diese zweite Zweigventileinrichtung bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsraum als Folge der Einfahrbewegung der Kolbenstange auf eine Öffnungsstellung hin umstellbar ist.

Eine solche Stoßdämpfereinheit ist aus der US-PS 3 040 676 bekannt

Bei dieser bekannten Stoßdämpfereinheit ist der erste Verbindungszweig der Shömungsmittelverbindung durch 20 Düsen gebildet, welche ringförmig angeordnet sind und bei Erreichen einer bestimmten Einfahrgeschwindigkeit durch einen Ventilköiper geschlossen werden.

Der zweite Verbindungszweig ist durch einen zentralen Kanal gebildet welcher einen schaftförmigen Ventilkörper aufnimmt. Der schaftförmige Ventilkörper ist in eine Schließstellung vorgespannt und kann durch die Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsräumen verschoben werden. Dabei gelangen Radialbohrungen des 25 zentralen Kanals in den Bereich eines konischen Abschnitts des schaftförmigen Ventilkörpers, so daß diese geöffnet werden.

Die bekannte Ausführungsform ist insbesondere durch die Ausbildung des zweiten Verbindungszweigs und der ihr zugeordneten zweiten Zweigventileinrichtung in ihrem Aufbau kompliziert, störungsanfällig und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßdämpfereinheit der eingangs bezeichneten Art so 30 auszubilden, daß die Strömungsmittelverbindung insgesamt leichter herzustellen ist, weniger störungsanfällig wird und in den Herstellungskosten gesenkt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verbindungszweige von axial gerichteten Kolbenkanälen eines gegenüber dem Kolbenstangendurchmesser größeren Kolbens gebildet sind, welche in abwechselnder Reihenfolge über den Umfang der Kolbenstange verteilt sind, daß die im Ruhezustand 35 offenen Kolbenkanäle des ersten Verbindungszweigs durch Anlage eines ersten plattenförmigen Ventilkörpers mit im wesentlichen achsnormaler Verschlußfläche an eine erste Endfläche des Kolbens bei der Einfahfbewegung der Kolbenstange gegen Federdruck verschließbar sind, und daß die im Ruhezustand geschlossenen Kolbenkanäle des zweiten Verbindungszweigs durch Abheben eines zweiten plattenförmigen Ventilkörpers mit im wesentlichen achsnormaler Verschlußfläche von einer zweiten Endfläche des Kolbens bei der Einfahrbewegung der 40 Kolbenstange gegen Federdruck öffenbar sind.

Die Kolbenstange kann durch eine Kolbenstangenvorspanneinrichtung in Ausschubrichtung gegenüber dem Zylinder vorgespannt sein, so daß sie nach Beaufschlagung durch eine äußere zu dämpfende Kraft jeweils in ihre voll ausgeschobene Stellung zurückkehrt.

Der erste Ventilkörper kann in Flucht mit einer Öffnung einer Stauscheibe angeordnet sein, welche an dem 45 Kolben angebracht ist. Diese Öffnung wird dann bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange von dem Strömungsmittel durchströmt, so daß ein Strömungsmittelstrom auf den ersten Ventilkörper auftrifft und diesen ersten Ventilkörper in Richtung auf die Schließstellung zwingt, wenn eine vorbestimmte Geschwindigkeit der Kolbenstange in Einfahrrichtung überschritten wird.

Dabei kann der erste Ventilkörper axial beweglich zwischen der Stauscheibe und dem Kolben angeordnet sein. 50 Um den Strömungsmittelfluß bei Einwärtsbewegung nicht durch die Stauscheibe zu behindern, wird vorgeschlagen, daß der erste Ventilkörper eine Strömungsaufschlagfläche in axialer Flucht mit der Öffnung aufweist, und daß diese Strömungsaufschlagfläche zusammen mit der Öffnung einen Strömungspfad definiert, der auch dann offen ist, wenn sich der erste Ventilkörper in seiner Öffnungsstellung befindet

Zur Vermeidung von Abdichtproblemen wird vorgeschlagen, daß das Strömungsmittel unter annähernd 55 atmosphärischem Druck steht und die Kolbenstangenvorspanneinrichtung von einer Ausschubfeder gebildet ist.

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfereinheit ist insbesondere geeignet um in Eisenbahnschienen-Systemen die Geschwindigkeit von unkontrolliert rollenden Schienenfahrzeugen kontrollieren zu können. Man spricht deshalb von einem "Rangierdämpfer", bei welchem die Stoßdämpfereinheit an einem Ort längs einer Eisenbahnschiene für ein schienengängiges Fahrzeug angeordnet ist, wobei der Zylinder oder die Kolbenstange fest an der 60 Eisenbahnschiene angebracht ist und die Kolbenstange bzw. der Zylinder von einem Rad des schienengängigen Fahrzeugs beaufschlagbar ist wenn dieses Rad die Anbringungsstelle überfährt, so daß dann die Kolbenstange gegenüber dem Zylinder in Einfahrrichtung bewegt wird. Dabei kann die Stoßdämpfereinheit Teil einer Gruppe -2-

Nr. 391 530 von Stoßdämpfereinheiten sein, die in Längsrichtung der Eisenbahnschiene hintereinander angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Stoßdämpfer im Längsschnitt bei geöffnetem ersten Ventilglied;

Fig. 2 den Stoßdämpfer im Längsschnitt mit schneller Einfahibewegung der Kolbenstange;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kolben gern. Fig. 1 und 2;

Fig. 4 das Diagramm für den Dämpfkraftverlauf in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit;

Fig. 5 die Anordnung eines Stoßdämpfers gern. Fig. 1 und 2 als Rangierdämpfer und

Fig. 6 mehrere hintereinander angeordnete Rangierdämpfer.

Der Stoßdämpfer (1) gern. Fig. 1,2 und 3 besteht aus dem Zylinder (2), an dessen Innenwand ein mit einer Kolbenstange (3) verbunden»- Kolben (4) gleitet. Der Innenraum des Zylinders (2) wird durch diesen Kolben (4) in den Arbeitsraum (5) unterhalb des Kolbens und den Arbeitsraum (6) oberhalb des Kolbens unterteilt. Diese Arbeitsräume (5) und (6) sind mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, während der an den Arbeitsraum (6) angrenzende Ausgleichsraum (7) gasgefüllt ist. Am oberen Ende des Zylinders (2) ist die Kolbenstangenführung (8) und die Kolbenstangendichtung (9) befestigt, während der Zylinder (2) an seinem unteren Ende durch den Zylinderboden (10) dicht verschlossen ist Im Kolben (4) befinden sich die dem ersten Ventilglied zugeordneten Kolbenkanäle (11) und die dem zweiten Ventilglied zugeordneten Kolbenkanäle (12). Der Kolben (4) ist auf der Kolbenstange (3) unter Zwischenschaltung der Abstandshülse (13) und der Stauscheibe (14) befestigt. Entgegen der Kraft der Ventildruckfeder (18) ist auf der Abstandshülse (13) der das erste Ventilglied bildende Ventilköiper (16) axial beweglich angeordnet. Solange keine Kräfte auf den Ventilkörper (16) einwirken, wird dieser durch die Ventildruckfeder (18) mit dem Anlagebund (17) gegen die mit den Öffnungen (15) versehene Stauscheibe (14) gedrückt. Das zweite Ventilglied wird durch den Ventilkörper (19) gebildet, der unter Einwirkung ein» von Tellerfedem gebildeten Ventilfeder (20) steht. Durch die Kraft der Ventilfeder (20) wird dieser Ventilkörper (19) gegen die Kolbenstimfläche gedrückt und verschließt die Kolbenkanäle (12). Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Ausgleichsraum (7) nicht unter Gasdruck steht, ist eine Ausschubfeder (21) vorgesehen, die sich einerseits am Zylind»boden (10) und andererseits an der Stauschiebe (14) abstützt.

Die in Fig. 1 gezeigte Position der Kolbenventile entspricht der Ruhelage des Stoßdämpfers bzw. der Ausschubphase der Kolbenstange oder der Einschubphase mit geringer Geschwindigkeit In diesen drei Arbeitsphasen verschließt der Ventilkörper (19) unter dem Druck der Ventilfeder (20) die Kolbenkanäle (12), während der Ventilkörper (16) durch die Ventildruckfeder (18) in geöffneter Stellung gehalten wird und dadurch die Kolbenkanäle (11) die Arbeitsräume (5) und (6) flüssigkeitsleitend verbinden.

Bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange (3) aus dem Zylinder (2) fließt Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum (6) über die Kolbenkanäle (11) in den Arbeitsraum (5), wobei die Ausschubbewegung durch die Ausschubfeder (21) bewirkt wird. Die während dieser Ausschubbewegung wirksame Dämpfung ist vemachlässigbar klein.

Eine Einfahrbewegung der Kolbenstange (3) mit geringer Kolbengeschwindigkeit erfolgt ebenfalls ohne nennenswerte Dämpfung, da hierbei die Dampfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum (5) über die Kolbenkanäle (11) in den Arbeitsraum (6) fließt Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß die von d» Flüssigkeitsströmung auf dem Ventilkörper (16) ausgeübte Kraft kleiner ist als die Kraft der Ventildruckfed» (18). Bei einer derart geringen Einschubbewegung der Kolbenstange (3) ist somit lediglich die Kraft der Ausschubfed» (21) zu überwinden. Überschreitet die Einschubgeschwindigkeit der Kolbenstange (3) einen vorbestimmten Wert, der durch die Federkraft der Ventildruckfeder (18) eingestellt werden kann, so wird der Ventilkörper (16) des ersten Ventilgliedes entgegen der Kraft der Ventildruckfeder (18) durch den die Öffnungen (15) der Stauscheibe (14) fließenden Ölström gegen die Unterseite des Kolbens (4) gedrückt und verschließt die Kolbenkanäle (11). In dieser Arbeitsphase ist keinerlei Verbindung zwischen den Arbeitsräumen (5) und (6) geöffnet. Bei weiterer Belastung der Kolbenstange (3) steigt der Druck im Arbeitsraum (5) so lange, bis dieser die Federkraft der Ventilfeder (20) überwindet und dabei den Ventilkörper (19) von der Oberseite des Kolbens abhebt und dadurch die Kolbenkanäle (12) die flüssigkeitsleitende Verbindung zum Arbeitsraum (6) herstellen. Diese Arbeitsphase ist in Fig. 2 gezeigt. Die Kraft der Ventilfeder (20) ist ein Maß für die Dämpfkraft bei Öffnungsbeginn der Kolbenkanäle (12). Durch Veränderung der Federkraft der Ventilfeder (20) kann somit die dem Öffnungsbeginn entsprechende Dämpfkraft variiert werden. Da die im Arbeitsraum (5) befindliche Dämpfflüssigkeit praktisch inkompressibel ist, erfolgt das Schließen des Ventilkörpers (16) und das Öffnen des Ventilkörpers (19) bei nahezu der selben Einschubgeschwindigkeit der Kolbenstange (3).

In Fig. 4 ist der Dämpfkraftverlauf des Stoßdämpfers in Abhängigkeit von der Einschubgeschwindigkeit gezeigt. Soll beispielsweise ein Fahrzeug durch einen oder mehrere solcher Stoßdämpfer abgebremst werden, so wird entsprechend dem Angriffspunkt des Stoßdämpfers am Fahrzeug die Stoßdämpferauslegung vorgenommen. Beispielsweise soll ein Fahrzeug bis etwa 1,5 m/sec Geschwindigkeit nicht vom Stoßdämpfer abgebremst werden, dagegen sollen bei höheren Geschwindigkeiten Bremskräfte vom Stoßdämpfer auf das Fahrzeug ausgeübt werden. Die Festlegung der Dämpfkraft, bei welcher der Ventilkörper (19) öffnet, wird durch die entsprechende Ventilfeder (20) vorgenommen. Das Diagramm gern. Fig. 4 zeigt, daß bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 1,5 m/sec gemäß dem Kennlinienstück (22) keine nennenswerte Dämpfkraft auftritt. Ist die Geschwindigkeit von 1,5 m/sec erreicht, so werden die Kolbenkanäle (11) durch den Ventilkörper (16) verschlossen. Der nun -3-

Claims (6)

1. Nr. 391 530 folgende Dämpfkraftanstieg gemäß dem Kennlinienstück (23) erfolgt bei nahezu gleicher Geschwindigkeit, bis der Schaltpunkt (B) erreicht ist. Im Schaltpunkt (B) öffnet der Ventilkörper (19) entgegen der Kraft der Ventilfeder (20) die Kolbenkanäle (12) und es wird eine Bremskraft entsprechend dem Dämpfkraftverlauf gemäß der Kennlinie (24) auf das Fahrzeug ausgeübt. Die Anordnung der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Stoßdämpfer als Rangierdämpfer zeigt die Fig. 5, wobei der Stoßdämpfer (1) über einen Aufnahmetopf (27) und eine Befestigungslasche (26) mit der Schiene (25) verbunden wird. Im Aufnahmetopf (27) befindet sich das Gleitrohr (28) und der Stoßdämpfer (1) ist zwischen dem mit dem Gleitrohr (28) verbundenen Stößel (29) und dem Boden des Aufnahmetopfes (27) eingespannt. Jedes Rad (30), welches über den Schienenabschnitt (25) fährt, bewirkt über den Spurkranz (31) ein Einschieben der Kolbenstange in den Stoßdämpfer (1). Je nach Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges erfolgt eine Abbremsung durch den Stoßdämpfer. Durch die Anordnung einer Vielzahl solcher Stoßdämpfer in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges, wie dies Fig. 6 zeigt, kann das Abbremsen des Fahrzeuges auf die vorgegebene Geschwindigkeit erzielt werden. Da das Ausfahren des Stoßdämpfers praktisch ungedämpft erfolgt, wird dieser bei jedem Rad (30) wirksam. Die in dieser Figur gezeigte Anordnung der Stoßdämpfer (1) zwischen den Schwellen der Schiene (25) entspricht hinsichtlich der Befestigung der nach Fig. 5. Das Anwendungsgebiet derartiger Stoßdämpfer beschränkt sich nicht nur auf Rangierdämpfer, sondern es ist ohne weiteres denkbar, diese Einrichtungen auch als Sicherheitseinrichtungen zu verwenden, um Loren oder andere Förderfahrzeuge in der Geschwindigkeit zu begrenzen. PATENTANSPRÜCHE 1. Stoßdämpfereinheit umfassend einen Zylinder, eine Kolbenstange, welche längs der Zylinderachse beweglich ist, zwei in ihrem Volumen bei Relativbewegung von Zylinder und Kolbenstange gegensinnig veränderliche Arbeitsräume, Strömungsmittel innerhalb der Arbeitsräume, eine Strömungsmittelverbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen und eine federvorgespannte Ventileinrichtung in Zuordnung zu der Strömungsmittelverbindung, welche die Relativbewegung beim Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder dämpft, wobei die Dämpfwirkung von der Geschwindigkeit dieser Relativbewegung abhängig ist, diese Stoßdämpfereinheit aufgebaut in der Weise, daß die Strömungsmittelverbindung einen asten und einen zweiten Verbindungszweig in Parallelschaltung zwischen den beiden Arbeitsräumen umfaßt, und daß eine erste Zweigventileinrichtung und eine zweite Zweigventileinrichtung dem ersten bzw. zweiten Verbindungszweig zugeordnet ist, wobei die erste Zweigventileinrichtung in Richtung auf eine Öffnungsstellung federbelastet ist, in welcher der erste Verbindungszweig im wesentlichen offen ist, und diese erste Zweigventileinrichtung bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit der Kolbenstange in Einfahrrichtung auf eine Schließstellung hin verstellbar ist, in welcher der erste Verbindungszweig im wesentlichen geschlossen ist, und wobei die zweite Zweigventileinrichtung in Richtung auf eine Schließstellung federbelastet ist, in welcher der zweite Verbindungszweig im wesentlichen geschlossen ist, und diese zweite Zweigventileinrichtung bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsraum als Folge der Einfahrbewegung der Kolbenstange auf eine Öffnungsstellung hin umstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungszweige von axial gerichteten Kolbenkanälen (11),(12) eines gegenüber dem Kolbenstangendurchmesser größeren Kolbens (4) gebildet sind, welche in abwechselnder Reihenfolge über den Umfang der Kolbenstange (3) verteilt sind, daß die im Ruhezustand offenen Kolbenkanäle (11) des ersten Verbindungszweigs durch Amlage eines ersten Ventilkörpers (16) mit im wesentlichen achsnormaler Verschlußfläche an eine erste Endfläche des Kolbens (4) bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange (3) gegen Federdruck verschließbar sind, und daß die im Ruhezustand geschlossenen Kolbenkanäle (12) des zweiten Verbindungszweigs durch Abheben eines zweiten Ventilkörpers (19) mit im wesentlichen achsnormaler Verschlußfläche von einer zweiten Endfläche des Kolbens (4) bei der Einfahrbewegung der Kolbenstange (3) gegen Federdruck öffenbar sind.
2. 2. Stoßdämpfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) durch eine Kolbenstangenvorspanneinrichtung in Ausschubrichtung gegenüber dem Zylinder (2) vorgespannt ist. -4- Nr. 391 530
3. 3. Stoßdämpfereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (16) mit einer Öffnung (15) einer Stauscheibe (14) fluchtet, welche an dem Kolben (4) angebracht ist, wobei diese Öffnung (15) von Strömungsmittel durchströmt wird, wenn sich die Kolbenstange (3) in Einfahrrichtung bewegt, so daß dann ein Strömungsmittelstrom auf den ersten Ventilkörper auftrifft und diesen ersten Ventilkörper (16) in Richtung auf die Schließstellung hin zwingt, wenn eine vorbestimmte Geschwindigkeit der Kolbenstange (3) in Einfahrrichtung überschritten wird.
4. 4. Stoßdämpfereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (16) axial beweglich zwischen der Stauscheibe (14) und dem Kolben (4) angeordnet ist.
5. 5. Stoßdämpfereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (16) eine Strömungsaufschlagfläche in axialer Flucht mit der Öffnung (15) aufweist, und daß diese Strömungsaufschlagfläche zusammen mit der Öffnung (15) einen Stfömungspfad definiert, der auch dann offen ist, wenn sich der erste Ventilkörper (16) in seiner Öffnungsstellung befindet
6. 6. Stoßdämpfereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel unter annähernd atmosphärischem Druck steht und die Kolbenstangenvorspanneinrichtung von einer Ausschubfeder (21) gebildet ist. Hiezu 6 Blatt Zeichnungen -5-