CH657194A5

CH657194A5 - Shock absorber

Info

Publication number: CH657194A5
Application number: CH2994/81A
Authority: CH
Inventors: John A Domek
Original assignee: Autoquip Corp
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1981-05-09
Publication date: 1986-08-15
Also published as: DE3118081A1; GB2097894A; US4284177A; GB2097894B; FR2505003A1; FR2505003B1

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stossdämpfer zur Verzögerung von darauf stossweise einwirkenden Lasten. Stossdämpfer sind normalerweise so ausgebildet, dass sie eine Last, das heisst eine bewegte Masse, wie beispielsweise einen Eisenbahnwagen ohne Beschädigung bis zum Stillstand verzögern. Die meisten Lasten haben eine obere zulässige Grenze für die Verzögerung, die als Vielfaches der Erdbeschleunigung g ausgedrückt wird. Wird durch zu grosser Verzögerung die zulässige g-Grenze erreicht oder überschritten, kann die Last erheblichen Schaden nehmen. Bei zu abrupter Verzögerung können hydraulische Stossdämpfer bersten. Darüberhinaus muss, da der Stossdämpfer auf den Aufbau, an dem er befestigt ist, Kraft überträgt, der mechanischen Festigkeit dieses Aufbaus ebenfalls Rechnung getragen werden, besonders dann, wenn eine Last am Ende des Hubes des Stossdämpfers noch eine positive Geschwindigkeit aufweist und die verbleibende Energie dieser Lasten von der Halterungsstruktur elastisch absorbiert werden soll.

In vielen industriellen Anwendungsbereichen, z.B. bei der Eisenbahn oder in Giessereien, werden sehr schwere Lasten angetroffen, die sehr grosse Bremskräfte erfordern. In einer Giesserei, in der z.B. grosse Metallgusstücke hergestellt werden, werden die als «Oberform» und «Unterkasten» bezeichneten Sandformen, in die das geschmolzene Metall eingegossen wird, auf einem «Förderer» zwischen jeweiligen Stellungen hin- und herbewegt. Diese Förderer, die in der Grössenordnung von 221 wiegen, werden gewöhnlich durch pneumatische Zylinder, auf Geschwindigkeiten von ca. 1,5 m/s beschleunigt. Für diese Anwendungsart verwendete typische hydraulische Stossdämpfer (US-PS 3 301 410) haben Bohrungsdurchmesser von ca. 7,6 bis 10,2 cm und einen Kolbenhub oder -verstellweg von ca. 15,2 bis 20,3 cm. Üblicherweise sind bei dieser Art von Stossdämpfern Mittel zur Verringerung des Durchtrittsquerschnitts vorgesehen, durch den die Hydraulikflüssigkeit beim Verschieben des Kolbens im

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Zylinder in einen Vorratsbehälter gesteuert wird. Dies kann durch eine Vielzahl von in axialem Abstand angeordneten Bohrungen in der Zylinderwandung erreicht werden. In dem Masse, in dem sich der Kolben an diesen Bohrungen vorbeibewegt, werden sie abgedeckt und stehen als Austrittsöffnungen für die Hydraulikflüssigkeit nicht mehr zur Verfügung. Grösse und Abstand der verwendeten Austrittsöffnungen bestimmen die Verzögerungscharakteristik solcher Anordnungen.

Eines der Probleme industrieller Anwendung z.B. in Gies-sereien ist die Anpassung an die anzutreffende breite Vielfalt der Lasten, sei es durch Unterschiede der Masse und/oder der Geschwindigkeit oder in Verbindung mit konstanten oder veränderlichen Vortriebskräften.

Gewöhnlich wird zur Anpassung an verschiedenen Lasten mit konstanter Masse und einer bestimmten kinetischen Energie ein sogenannter «einstellbarer» Stossdämpfer verwendet, der mit Mitteln zur Einstellung oder Anpassung der relativen Grösse der Austrittsöffnungen versehen ist. (vgl. z.B. US-PS 4 071 122). Während nach allgemeinem Verständnis die wirksamste Weise zum Abbremsen von Lasten konstanter Masse und kinetischer Energie darin besteht, mit konstanter Verzögerung über den gesamten Hub des Stoss-dämpfers abzubremsen, lässt sich damit keine optimale Voreinstellung erreichen. Ist der übliche Stossdämpfer einmal auf eine spezifische Last konstanter Masse und einer bestimmten kinetischen Energie eingestellt, kann er nur geringe Abweichungen von den genannten Werten bewältigen. Er kann z.B. eine Last nicht wirksam abbremsen, deren Masse kleiner oder grösser ist als die, auf die die Einstellvor-richtung eingestellt worden ist, oder deren kinetische Energie sich durch Einwirkung einer Vortriebskraft über den Hub verändert. Darüberhinaus sind konventionelle einstellbare Stossdämpfer mit nur einer Einstellmöglichkeit versehen, das heisst, dass zwar die Grösse der Austrittsöffnungen, nicht aber deren Anordnung eingestellt werden kann. Daher kann der konventionelle einstellbare Stossdämpfer nur auf Lasten konstanter Masse mit einer bestimmten kinetischen Energie eingestellt werden, indem z.B. durch Verdrehung einer Hülse die Austrittsöffnungen in einem System von Öffnungen in festen Abständen abgedeckt werden (s.z.B. US-PS 4 071 122). Diese Art von Hülsenkonstruktion verursacht durch Leckverluste auch einen temperaturabhängigen Fehler, da etwas von dem aus den Austrittsöffnungen austretenden Hydraulikflüssigkeit zwischen die Aussenseite des die Austrittsöffnungen enthaltenden Druckrohres und die Innenseite der die Einstellöffnungen enthaltenden Stellhülse fliesst und dadurch die Steueröffnungen umgeht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen hydraulischen Stossdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen erheblichen vergrösserten Arbeitsbereich als die bekannten Stossdämpfer dieser Art besitzt und ohne strukturelle Änderungen an einen weiten Bereich einwirkender Lasten angepasst ist. Insbesondere soll der Stossdämpfer für jede Masse innerhalb eines gewissen Bereiches eine in vorbestimmter Weise gesteuerte Verzögerung in besonders wirksamer Weise ergeben, indem zur Abbremsung der jeweiligen Masse der gesamte Verstellweg nutzbar ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch einen Stossdämpfer gelöst, der die spezifischen Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemässe Stossdämpfer mit fester Anordnung von Durchlassöffnungen gestattet eine automatische Anpassung an unterschiedliche Massen mit konstanter oder variabler kinetischer Energie. Die besondere Anordnung der Durchlassöffnungen schafft eine Folge von Bremszonen, die sich in der Grösse der Durchlassquerschnitte deutlich unterscheiden, wobei die Querschnittgrösse jeder Bremszone kontinuierlich vom Beginn der Folge (Null-Position des Kolbenhubs) bis zum Ende des Hubs ständig abnimmt. Jede Bremszone spricht dabei auf eine entsprechende Masse mit jewei-s liger kinetischer Energie an. In diesem Aufbau besteht zum Beispiel in der ersten Bremszone, die der Kolben von seiner Ausgangsstellung aus durchsetzt, eine konstante Verzögerungsrate für die kleinste Masse mit geringster kinetischer Energie während die letzte Bremszone eine konstante Ver-lo zögerungsrate für die grösste Masse mit grösster kinetischer Energie vorsieht. Wenn der verfügbare Durchtrittsquerschnitt für den gesamten Hub gegen den Kolbenhub aufgetragen wird, ergibt sich als graphische Darstellung eine Reihe von miteinander verbundenen Abschnitten verschiedener 15 Exponentialkurven, die zu Beginn des Hubs den gesamten Durchtrittsquerschnitt aller Austrittsöffnungen umfasst und am Ende des Hubs gegen Null geht.

In der Vorrichtung nach der Erfindung «sucht» sich eine einwirkende Masse gewissermassen ihren entsprechenden 20 Steuerungsbereich. Ist die Masse eine mittlere Masse mit mittlerer kinetischer Energie, so wird sie ihre maximal zulässige Verzögerung in dem ihr entsprechenden mittleren Steuerungsbereich zu erreichen suchen.

Die Eigentümlichkeit der Erfindung besteht darin, dass 25 eine einzige Vorrichtung ohne Einstellmechanismen eine vorbestimmte Verzögerungssteuerung und vollständige Arretierung unterschiedlicher Massen bewirken kann, wobei diese Massen eine unterschiedliche kinetische Energie haben können.

30 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen:

35 Figur 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Stossdämp-fers;

Figur 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Stossdämp-40 fers;

Figur 3 graphische Darstellungen I bis IV für die Bremskraft Fb (x), die Geschwindigkeit V (x) und den Durchtrittsquerschnitt A (x) als Funktion des Verstellweges x und entsprechende Gleichungen 1 bis 6.

45 Figur 4 graphische Darstellungen V bis VII für den Durchtrittsquerschnitt A (x), die Verzögerung a (x) und die Geschwindigkeit v (x) als Funktion des Verstellwegs x bei einem Stossdämpfer nach Figur 1 oder 2, und

Figur 5 eine graphische Darstellung VIII für den tatsäch-50 liehen Durchtrittsquerschnitt A als Funktion des Verstellweges x bei einem Stossdämpfer nach Figur 1 mit zwei Bremszonen, in der nachfolgenden Beschreibung auch als Steuerungsbereiche bezeichnet.

55 Der Stossdämpfer nach Figur 1 enthält eine Zylinderanordnung 10 mit einem äusseren Zylinderkörper oder -gehäuse 11 und einem axial dazu angeordneten Innenzylinder 12. Eine Kolbenanordnung 13 weist einen abdichtend innerhalb des Innenzylinders 12 gleitenden Kolben 14 auf. 60 Am Kolben 14 ist axial dazu eine Kolbenstange 15 befestigt, die in einer Druckplatte 17 endet und eine Öffnung in der Zylinderanordnung 10 durchsetzt. Die anderen Enden der Zylinder 11 und 12 sind verschlossen. Eine Schraubendruckfeder 18 umgibt den aussen liegenden Teil der Kolbenstange 65 15 und stützt sich an der Aussenfläche der Zylinderanordnung 10 und der von der Druckplatte 17 gebildeten ringförmigen Schulter ab. Sie drückt die Kolbenstange 15 aus der Zylinderanordnung wodurch der Kolben 14, wie in Figur 1

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dargestellt, eine Ausgangsposition J einnimmt. Der Ringraum zwischen den Zylindern 11 und 12 bildet einen Vorratsbehälter 19 für die Hydraulikflüssigkeit. Im Flüssigkeitsbehälter 19 befindet sich ein aus Zellen aufgebautes, federndes Druckkissen 20, z.B. aus Gummi mit eingeschlossenem Stickstoff. Der Innenzylinder 12 ist ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt und steht über axial und in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Austrittsöffnungen 21 und 21d, mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 19 in Verbindung.

Der Innenzylinder 12 weist einen oder mehrere Durchgänge 22 auf, die während des Kompressionshubs des Kolbens 14 das Füllen des Innenzylinders 12 hinter dem Kolben 14 mit Hydraulikflüssigkeit gestatten. Im Kolben 14 ist ein (nicht dargestelltes) Rückschlagventil angeordnet. Bei der Zurückstellung öffnet sich das Rückschlagventil und lässt die Flüssigkeit von dem hinter dem Kolben befindlichen Teil des Innenzylinders 12, durch den Kolben 14, in den vordem Kolben 14 befindlichen Teil des Innenzylinders 12 fliessen. Durch Öffnungen 22a, die die Kolbenstange 15 am Ende des Innenzylinders 12 umgeben, steht der hinter dem Kolben 14 befindliche Teil des Innenzylinders 12 in ständiger Flüssigkeitsverbindung mit dem Vorratsbehälter 19. Der hinter dem Kolben 14 befindliche Teil des Innenzylinders 12 bildet somit im Endeffekt einen Teil des Flüssigkeitsvorratsbehälters 19.

Abgesehen von der Anordnung der Durchlassöffnungen kann der Aufbau des in Figur 1 gezeigten Stossdämpfers konventionell sein (s. US-PS 3 301 410,4 071 122).

Im Betrieb ist die Zylinderanordnung 10 in bekannter Weise an einem festen Aufbau befestigt. Gegebenenfalls kann jedoch die Kolbenstange 13 an einem festen Aufbau befestigt und die gegenüberliegende Fläche der Zylinderanordnung 10 zur Aufnahme der Stosskraft freigelassen werden.

Beim Auftreffen eines sich bewegenden Gegenstandes auf die Druckplatte 17 wird deren Energie auf die Kolbenanordnung 13 übertragen, die diese Energie ihrerseits auf die im Innenzylinder 12 enthaltene Hydraulikflüssigkeit überträgt. Aus dieser Energieübertragung ergibt sich eine Beschleunigung der Kolbenanordnung 13 und des anliegenden, von dem Kolben beaufschlagten Flüssigkeitskörpers. Die resultierenden Geschwindigkeiten des Gegenstandes, der Kolbenanordnung und dem anliegendem Flüssigkeitskörper hängen von der Geschwindigkeit ab, mit der der Flüssigkeitskörper unter der einwirkenden Energie des Gegenstandes durch die Austrittsöffnungen 21 und 21d verdrängt werden kann. In dem Masse, wie sich der Kolben 14 von seiner Ausgangsposition im Innenzylinder 12 wegbewegt, wird die Flüssigkeit durch die Austrittsöffnungen 21 und 21a in den Flüssigkeitsvorratsbehälters 19 gepresst. Zu Beginn des Kompressionsoder Arbeitshubs des Kolbens 14 wird der an den Austrittsöffnungen 21 und 21 d auftretende Widerstand von dem Gesamtquerschnitt dieser Austrittsöffnungen bestimmt. Sind z.B. Austrittsöffnungen mit einem jeweiligen Durchmesser d vorhanden, dann beträgt der Gesamtquerschnitt, durch den Druckmittel aus dem Innenzylinder 12 austreten kann, n ri d2/4. Wenn der Kolben 14 Flüssigkeit durch die Austrittsöffnungen presst, erreicht er schliesslich einen Punkt, an dem die Stirnseite des sich nähernden Kolbens 14 die am nächsten liegende Austrittsöffnung passiert und verschliesst. Nach dem Passieren dieser ersten Austrittsöffnung einer Anordnung mit n Austrittsöffnungen würde der für das Austreten von Druckmittel noch zur Verfügung stehende Querschnitt (n-1) % d2/4 betragen, da eine Austrittsöffnung des Austrittsöffnungsmusters oder -aufbaus weggefallen ist. Bei Fortsetzung des Arbeitshubs des Kolbens 14 werden die Austrittsöffnungen vom Kolben 14 nacheinander passiert und verschlossen, wodurch die Anzahl der für den Austritt der Flüssigkeit vom Innenzylinder 12 in den Flüssigkeitsvorratsbe-hälter 19 zur Verfügung stehenden Austrittsöffnungen ständig verringert wird. Aus der Abnahme des zur Verfügung stehenden Querschnitts gegenüber der einwirkenden Energie des Gegenstandes ergibt sich eine Abnahme der Geschwindigkeit, wodurch der bewegte Gegenstand oder die Masse in gesteuertem Masse bis zum Stillstand verzögert wird, bevor der Kolben 14 bei K das Ende seines Hubs erreicht.

Der axiale Abstand der Austrittsöffnungen 21 ermöglicht, den Durchtrittsquerschnitt in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Kolbens schrittweise abnehmen zu lassen. Der Abstand der Austrittsöffnungen in Umfangsrichtung hat auf die Arbeitsweise der Austrittsöffnungen keinen Einfluss. Einzig ihr axialer Abstand und ihr Durchmesser bestimmen die Abnahme des Durchtrittsquerschnitts. Fünf solcher Abstände in Umfangrichtung, jeweils um 15° versetzt, sind in Fig. 1 mit A, B, C, D und E bezeichnet. Es gibt dazu noch andere bekannte Ausgestaltungen der Austrittsöffnungen, einige mit glattem, durchgehenden, andere mit stufenweisem Verlauf (vgl. z.B. US-PS 3 348 703,3 568 856,3 693 768, 3 729 101,3 774 885). Fig. 2 zeigt eine davon schematisch. Wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 enthält der Stossdämpfer nach Fig. 2 eine Zylinderanordnung 10' mit einem ähnlichen Zylindergehäuse 11 und einem veränderten, axial dazu angeordneten Innenzylinder 12' wobei der Ringraum zwischen ihnen wiederum einen ähnlichen Hydraulikflüssig-keitsvorratsbehälter 19 bildet. Anstelle der Austrittsöffnungen 21 weist die Zylinderanordnung 10' einen gleichach-sigen, sich gegen ein äusseres Ende hin verjüngenden Zapfen oder Zumesskörper 23 auf. Das breitere Ende des Zumesskörpers 23 ist in unmittelbarer Nähe der Endstellung K des Gesamthubs gleichachsig am geschlossenen Ende des Innenzylinders 12' ausgebildet. Das spitze Ende des Zumesskörpers 23 wird in einer gleichachsigen offenen Zylinderbohrung 24 aufgenommen, die so bemessen ist, dass sie die gesamte Arbeitslänge des Zumesskörpers 23 aufnehmen kann. Wenn die Kolbenanordnung 13' ihren Arbeitshub ausführt, steht die Zylinderbohrung 24 über die Durchgänge 25 und 26 in der Kolbenanordnung 13' bzw. in dem Innenzylinder 12 mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 19 in Verbindung. In dem Masse, wie sich die Kolbenanordnung 13' aus ihrer Ausgangsposition entfernt, vergrössert sich die mit der Öffnung in Kolben 14' zusammenwirkende Querschnittsfläche des Zumesskörpers ständig. Der Zumesskörper 23 kann jeder gegebenen mathematischen Beziehung zum Kolbenhub 14' entsprechend geformt sein.

Sofern nicht anders angegeben umfasst der Ausdruck Durchlassöffnung oder Öffnungen in der folgenden Beschreibung sowohl in axialem Abstand voneinander angeordnete, in der Zylinderwand angebrachte Öffnungen als auch eine im Kolben angeordnete Öffnung, deren Durchlassquerschnitt bei der Bewegung des Kolbens von einem Zumesskörper progressiv verringert wird. Darüberhinaus soll der Ausdruck Durchlassöffnung Schlitze, Nuten, Nasen und andere Arten Strukturmerkmale bei einem hydraulischen Stossdämpfer umfassen, die die Wirkung haben, in Abhängigkeit vom Verstellweg des Kolbens die Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der das Druckmittel aus dem Zylinder austreten kann. Jeder Aufbau oder jede Aufbaukombination mit dieser Eigenschaft kann zur Verwirklichung der hier beschriebenen Erfindung verwendet werden.

Fig. 3 zeigt vier graphische Darstellungen, die die Grundlagen des Zusammenhangs zwischen dem Durchtrittsquerschnitt für den Durchtritt des Druckmittels in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Kolbens bei hydraulischen Stoss-dämpfern zeigen. Ein zu verzögernder Gegenstand mit der Masse Ma und der Vortriebskraft FP treffe mit einer Anfangs-

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geschwindigkeit V<o> = Vo auf die Kolbenanordnung eines hydraulischen Stossdämpfers. Der Gegenstand hat eine durch den Aufbau bestimmte Verzögerungsgrenze von a(x)^L, die während der Verzögerung des Gegenstandes von Vo auf Null über einen gegebenen Weg oder einen Hub Xt nicht überschritten werden darf.

Am besten wird die maximale Verzögerung dadurch niedrig gehalten, dass die Anordnung so ausgebildet wird, dass die Verzögerung so konstant wie möglich erfolgt. Aus den graphischen Darstellungen I, II und der Gleichung (2) ist erkennbar, dass, um a(x) konstant zu halten, das Verhältnis Fß(x)/Me(x) konstant bleiben muss. Die graphische Darstellung III und die Gleichung (4) veranschaulichen bildlich und mathematisch das Geschwindigkeits-Verstellweg-Profil V(x) für konstante Verzögerung. Die graphische Darstellung IV und Gleichung (6) veranschaulichen bildlich und mathematisch das Durchlassquerschnitt-Verstellweg-Profil A(x), das zur Verzögerung der in der graphischen Darstellung I dargestellten Äquivalentmasse Mt(x) mit konstanter Verzögerung erforderlich ist. Gleichung (6) ist aus der Gleichung (5) für Me(O) = Me(x) = Me(xT) = konstant abgeleitet, und V(x) und A(x) nehmen mit gleicher Exponentialgeschwindigkeit gegenüber dem Verstellweg ab, sofern dies stimmt. Hersteller von gewöhnlichen Stossdämpfern mit festen und einstellbaren Austrittsöffnungen bilden die Austrittsöffnungsanordnungen zur Anpassung an solche Massen und/oder an Äquivalentmassen aus; das heisst an Massen, bei denen FP(x) und damit Me(x) über den gesamten angestrebten Verzögerungshub xt konstant bleiben.

Für eine Abstandsanordnung von Austrittsöffnungen gleicher Grösse in einem einzigen Steuerungsbereich mit d = Durchmesser der Austrittsöffnung N = Gesamtzahl der Austrittsöffnungen n = n-te Austrittsöffnung und

A(n) = verbleibender Durchtrittsquerschnitt in Abhängigkeit von der Position der n-ten Austrittsöffnung gilt

A(n) = (N-n) n d2/4

(7).

Nach Gleichung (5), (6) und (7) kann der Abstand der Austrittsöffnungen folgendermassen ausgedrückt werden:

X = Xt j 1 - (1 - — 1 N

)2

Me(x)

X = Xt

1 -(1

N

)2

Me(O)

_d_ 2

(8)

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wobei in den Gleichungen (8) und (9) die Position der Mittellinie jeder Austrittsöffnung durch die Subtraktion ihres halben Durchmessers _d_

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bestimmt wird.

Beim Dosieren nach konventionellen Methoden, das heisst unter Verwendung eines einzigen Steuerungsbereiches, und unter der Annahme, dass die Äquivalenzmasse in Abhängigkeit von dem Verstellweg x konstant bleibt, das heisst, Me(x) = Me(O) = Me(Xr) = konstant, wobei X = O den Anfang und X = Xt das Ende oder die Gesamtausdehnung des Steuerungsbereiches definiert, ergibt sich nach Gleichung (8), dass der Abstand der Austrittsöffnungen allein von der Anzahl und Grösse der Austrittsöffnungen abhängig wird, wie sie in Gleichung (9) angegeben sind.

Nach diesem Prinzip bilden die Hersteller konventioneller, einstellbarer Stossdämpfer die Austrittsöffnungsanordnungen aus, nämlich eine Austrittsöffnungsanordnung mit festen Abständen bei gleichzeitiger Variation des Durchtrittsquerschnitts aller Austrittsöffnungen um gleiche Beträge, um das in Gleichung (9) angegebene n/N-Verhältnis s konstant zu halten. Das gestattet solchen Herstellern, mit einer Einstellweise eine Einstellung auf verschiedene Massen vorzunehmen und eine konstante Verzögerungsrate für solche Massen vorzusehen, deren Äquivalenzmasse über den Verzögerungsweg konstant bleibt.

io Dies ist auch der Grund dafür, dass konventionelle einstellbare Stossdämpfer nicht so eingestellt werden können, dass sie Massen, deren Vortriebskräfte sich mit dem Verstellweg verändern, wie in der graphischen Darstellung II dargestellt, konstant verzögern, und dafür, dass solche 15 Anordnungen nicht leistungsfähig sind.

Um die Erklärung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen, wird die kinetische Energie als Mass für ihre Äquivalenz angesehen, wobei dieses Mass in Gleichung (1) von Fig. 3 gegeben ist.

20 Die vorliegende Erfindung verwendet abgestufte Steuerungsbereiche als Kontinuum innerhalb einer gewöhnlichen Hubsteuerungseinheit. Die Steuerungsbereiche sind spezifisch so ausgebildet, dass sich eine konstante Verzögerungsrate für die jeweilige oder entsprechende Masse in einer spe-25 zifischen Folgeordnung ergibt. Diese Folgeordnung reicht für solche Massen von niedrigster bis zu höchster Intensität oder, bei nicht vorgetriebenen Massen, von leichtesten bis zu schwersten Massen.

Dieses Verfahren gestattet Massen mit konstanter kineti-30 scher Energie ebenso wie Massen mit zunehmender oder variabler kinetischer Energie innerhalb eines durch den Aufbau gegebenen Bereichs zu verzögern.

Innerhalb des durch den Aufbau gegebenen Bereiches werden solche Massen schliesslich in einer der jeweiligen 35 Bremszonen bis zur vollständigen Arretierung abgebremst.

Fig. 4 (graphische Darstellung V - VII) erläutert die Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Die graphische Darstellung V zeigt den Durchtrittsquerschnitt bei einem hydraulischen Stossdämpfer in Abhängigkeit von dem Ver-40 stellweg des Kolbens aus einer Ausgangsstellung des Kolbens bei K — O, die dem Auftreffpunkt eines zu verzögernden Gegenstandes entspricht. Der Anfangsabschnitt der Durch-trittsquerschnittskurve 27 ist eine Parabel von derselben Form wie in der graphischen Darstellung IV. Zusammen mit 45 der gestrichelt gezeichneten Verlängerung 27a der Durch-trittsquerschnittkurve 27 stellt sie die Abnahme des Durchtrittsquerschnitts Ao über einen Hub der Länge Si dar. Statt die ursprüngliche Kurve 27 über den verlängerten Abschnitt 27a bei Si gegen Null gehen zu lassen, wird der Verlauf der so Parabel 27 bei S' i unterbrochen. Die Trennungsstelle S' i definiert den Anfang einer neuen Parabel mit der Amplitude A'o. Die bei S' l beginnende Abnahme des Durchtrittsquerschnitts folgt dem Verlauf 28. Bei S' i verläuft die Kurve des Durchtrittsquerschnitts A kontinuierlich, ändert aber abrupt 55 die Richtung zu einer niedrigeren Abnahme. Der Durchtrittsquerschnitt nimmt entlang der Kurve 28 ab und würde, wenn er wie in der graphischen Darstellung IV weitergehen könnte, dem gestrichelt gezeichneten verlängerten Verlauf 28a folgen und bei S2 gegen Null gehen, d.h. bei der Hublänge 60 von dem Anfang der Parabel 28 bei S' 1 aus. Statt die Parabel 28 ihren Verlauf vollenden zu lassen, wird ihr Verlauf bei der Trennungsstelle S'2 unterbrochen, wo eine neue Parabel mit einer Anfangsamplitude von A"o beginnt. Wenn dies die letzte der Stufenparabeln ist, kann der Durchtrittsquer-65 schnitt über den vollständigen Verlauf der Kurve 29 hin gegen Null gehen. Der Durchtrittsquerschnitt geht schliesslich bei S3, gemessen vom Beginn des Kurvenabschnittes 29 bei S'2, gegen Null.

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Die verbundenen Parabelabschnitte 27,28, und 29 in der graphischen Darstellung V definieren Steuerungsbereiche 1, 2 und 3. Durch die Bestimmung des Ausgangsdurchtritts-querschnitts Ao und der Trennungsstelle S' kann jeder Steuerungsbereich zur konstanten Verzögerung einer anderen Masse ausgebildet werden. Der Steuerungsbereich 1 mit der Durchtrittsquerschnittskurve 27 ist für die konstante Verzögerung einer Masse niedrigster Intensität ausgebildet.

Die Steuerungsbereiche 2 und 3 sind für die konstante Verzögerung einer Masse mittlerer bzw. höchster Intensität ausgebildet.

In den graphischen Darstellungen VI und VII der Verzögerung- bzw. Geschwindigkeit-Verstellweg-Profile haben drei zu verzögernde, als Last 1,2 und 3 bezeichnete Lasten verschiedene Massen und dieselbe Auftreffgeschwindigkeit Vo. Jeder Gegenstand hat auch dieselbe durch den Aufbau bestimmte obere Grenze L für die Verzögerung und keine Vortriebskraft. Bei gemeinsamer Betrachtung der Kurven in den graphischen Darstellungen VI und VII findet man, dass sich die Folge der Lastintensität von oben nach unten umkehrt. Im Steuerungsbereich 1 unterliegt die Last mit der allgemeinen Geschwindigkeit Vo und der niedrigsten Masse konstanter Verzögerung, wie die Kurve 31 in der graphischen Darstellung VI und die entsprechende Kurve 35 in der graphischen Darstellung VII zeigt. Die Kurve 35 bildet mit ihrer Verlängerung 35a bis zum virtuellen Hub Si eine Parabel. Gegenstand 1 (Last niedrigster Intensität) unterliegt, indem er der entsprechenden Verzögerungskurve 31 in der graphischen Darstellung VI folgt, konstanter Verzögerung über den Steuerungsbereich 1 und abnehmender Verzögerung in den Steuerungsbereich 2 und 3. In ähnlicher Weise zeigen für die Last mittlerer Intensität, d.h. für Gegenstand 2, die Verzögerungskurve 32 und die Geschwindigkeitskurve 36 an, dass die Last in dem Steuerungsbereich 2 der konstanten Maximalverzögerung L unterliegt, und dass die Verzögerung ausserhalb des Steuerungsbereiches 2 kleiner als L ist. In der graphischen Darstellung VII ist die Kurve 36 zwischen den Trennungsstellen S' (d.h. Kurvenabschnitte in dem Steuerungsbereich 2) somit eine Parabel. In ähnlicher Weise zeigen für die Last höchster Intensität die Verzögerungskurve 33 in der graphischen Darstellung VI und die Geschwindigkeitskurve 37 in der graphischen Darstellung VII an, dass die durch den Aufbau bestimmte obere Verzögerungsgrenze L nur im letzten Steuerungsbereich 3 verwirklicht wird, in dem, d.h. von S'2 bis S3, die Geschwindigkeitskurve parabolisch ist.

Hinsichtlich der niedrigen Masse, für die der Steuerungsbereich 1 ausgebildet ist, setzt sich die Kurve 27 nicht ihrem geplanten Verlauf 27a gemäss fort; bei x = S' 1 «verlangsamt» sich die Geschwindigkeit des Verschlusses der Austrittsöffnungen zu Beginn des Kurvenabschnitts 28, einer Verminderung des Drucks auf ein Bremspedal nicht unähnlich. Daher fällt die Verzögerungsrate, wie in der graphischen Darstellung VI gezeigt.

Die graphischen Darstellungen von Fig. 4 sind aus Deutlichkeitsgründen übertrieben dargestellt. Die vom Stossdämpfer zum Arretieren des Gegenstandes aufgewendete Gesamtenergie ist dessen Masse direkt proportional und dieser muss letztendlich die beim Auftreffen vorhandene kinetische Energie (1/2 mv2) in Bremsenergie umsetzen. Dies spiegelt sich in der graphischen Darstellung VI wider, da das Produkt aus der Fläche unter jeder der Kurven und der jeweiligen Masse die gesamte kinetische Energie (1/2 mv2) der jeweiligen Masse ergibt, das heisst

JSt 1

J a(x)dx= — mv2 (10)

wobei die Intensität der Masse m = me(x) konstant ist, a(x) die Verzögerungsrate dieser Masse in Abhängigkeit von dem Verstellweg bezeichnet und St = Si' + S2' + S3 oder der in der graphischen Darstellung V dargestellte Gesamthub ist.

Wichtig ist auch, dass die aufeinanderfolgenden Steuerungsbereiche mit Bezug auf die Intensität der Last am Anfang des Steuerungsbereiches ausgebildet sind. Der zweite Steuerungsbereich für die Last mittlerer Intensität ist somit für die Verzögerung eines Gegenstandes mittlerer Intensität ausgebildet, der, nachdem er durch den Steuerungsbereich 1 bereits verzögert worden ist, jetzt die Geschwindigkeit von Vo' hat. In ähnlicher Weise ist der dritte Steuerungsbereich für die konstante Verzögerung einer Last, die unter allen dreien die grösste Masse und die höchste Intensität besitzt, ausgebildet, die, nachdem sie durch die beiden vorausgehenden Steuerungsbereiche verzögert worden ist, jetzt die Geschwindigkeit von Vo" hat.

Der anfängliche Gesamtdurchschnittsquerschnitt Ao wird einzig nach der Last leichtester Masse und/oder geringster Intensität ausgewählt. Die erste Trennungsstelle S' 1, die das Ende des ersten Steuerungsbereiches und den Anfang des zweiten Steuerungsbereiches markiert, wird durch denjenigen Kolbenhub markiert, bei dem die erste mittlere Masse (Last mittlerer Intensität), wie in der graphischen Darstellung VI gezeigt, ihre maximal zulässige Verzögerung L erreicht. Würde die Schliessgeschwindigkeit der Durchtrittsöffnungen weiterhin dem verlängerten Kurvenverlauf 27a in der graphischen Darstellung V folgen, dann würde, wie der verlängerte Kurven verlauf 32a in der graphischen Darstellung VI zeigt, die Verzögerungskurve 32 der mittleren Masse die Verzögerungsgrenze überschreiten. Stattdessen beginnt zur Steuerung der Verzögerung der mittleren Masse bei S' 1 eine neue parabolische Abnahme des Durchtrittsquerschnitts. In ähnlicher Weise wird die letzte Trennungsstelle S'2 durch denjenigen Kolbenhub bestimmt, bei dem der Gegenstand mit der grössten Masse (die Last höchster Intensität) zuerst ihre obere Verzögerungsrate L erreicht. Wenn der Durchtrittsquerschnitt weiter nach der Kurve 28a in der graphischen Darstellung V abnimmt, würde die Last mit grosser Masse ihre Verzögerungsgrenze, wie durch die verlängerte Verzögerungskurve 33a angezeigt, überschreiten.

Die oben in Verbindung mit Fig. 4 beschriebene Anordnung kann auf eine grössere Anzahl von Steuerungsbereichen erweitert werden. Bei bestimmten industriellen Anwendungen können Lasten konstanter und sich verändernder Intensitäten bestimmten vorhersehbaren Gruppen zugeordnet werden. Der in einem bestimmten Verfahrensablauf zu verzögernde Gegenstand kann z.B. ca. 5400 kg oder ca. 13 600kg wiegen und eine Geschwindigkeit von ca. 0,61 oder 2,44 m/s haben und mit einer Vortriebskraft von ca. 27 000 oder 36 000 N vorgetrieben werden, wobei die den Gegenstand vortreibende Vortriebskraft von 0 bis zu einem der angegebenen Maximalwerte variieren oder bei einem der beiden gegebenen Werte konstant bleiben kann. Die sechzehn verschiedenen Kombinationen von Gewicht (Masse), Geschwindigkeit und Vortriebskraft können in dem Durchtrittsmuster nach der Erfindung spezifisch aufgenommen werden. Ebenfalls lässt sich zeigen, dass die einer mittleren Last, d.h. einer nicht definierten Last, deren Intensität aber zwischen den Minimal- und Maximalwerten der dafür ausgelegten Vorrichtung liegt, auferlegte Verzögerungsrate die durch den Aufbau bestimmten Höchstgrenzen nicht überschreiten soll, wenn die Auftreffgeschwindigkeit dieser mittleren Last in den durch den Aufbau bestimmten Bereich fällt.

Ein erfindungsgemässer Stossdämpfer kann auch so ausgebildet sein, dass er nur zwei Steuerungsbereiche hat. Da dies

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die am wenigsten komplexe Anordnung darstellt, wird ein spezifischer Stossdämpfer mit zwei Steuerungsbereichen detailliert beschrieben.

Beispiel

In diesem Beispiel ist die Austrittsöffnungsanordnung nach der Erfindung bei Stossdämpfern für zwei Lasten mit deutlich verschiedener kinetischer Energie oder Äquivalentmassen ausgebildet. Der Einfachheit halber wird das Gewicht der auftreffenden Gegenstände 1 und 2 willkürlich mit ca. 4500 bzw. 9000 kg angesetzt. Die Equivatent-Massen dieser Gegenstände, Mi = 462,14 kg s2/m und M2 =

924,29 kg s2/m, werden durch Division ihrer jeweiligen Gewichte durch 9,81 m/s2 erhalten. Es seien vi und V2 die wechselnden Geschwindigkeiten der Gegenstände 1 und 2 während des Hubs. An der Auftreffstelle x = O haben beide Gegenstände dieselbe definierte Auftreffgeschwindigkeit v von vi = V2 = vo = 1,22 m/s. Zur weiteren Vereinfachung sei die Verzögerungsgrenze L = 7,32 m/s2 für beide Gegenstände, und es sei angenommen, dass keine Vortriebskräfte auftreten.

Da keine Vortriebskräfte auftreten, können die Intensitäten dieser beiden Lasten durch ihre jeweiligen Ruhemassen, [vgl. Gleichung (1) in Fig. 3], definiert werden. Die zur Anpassung an diese beiden Lasten erforderliche Durchtrittsanordnung erfordert daher zwei aufeinanderfolgende Steuerungsbereiche 1 und 2. Bezogen auf die graphische Darstellung VIII von Fig. 5 ist Si die gesamte virtuelle Hublänge des Steuerungsbereiches 1, und S' 1 der tatsächliche Hub des Steuerungsbereiches 1, d.h. die Übergangsstelle für die erste Abnahme des Durchtrittsquerschnitts. S2 ist die tatsächliche Hublänge des letzten Steuerungsbereiches 2.

Verbunden mit dem Steuerungsbereich 1 kann die virtuelle Hublänge Si aus der Formel Si = vo2/(2L) erhalten werden, s. Gleichung (11), wobei Si = 10,16 cm, wie in Fig. 5 gezeigt. Obwohl der Steuerungsbereich 1 für konstante Verzögerung des Gegenstandes 1 ausgebildet ist, ist die die Ausdehnung oder Länge des Steuerungsbereiches 1 definierende Übergangsstelle S' 1 durch den Punkt bestimmt, an dem der zweite, getrennt auf den Stossdämpfer auftreffende Gegenstand 2 die Verzögerungsgrenze L gemäss der folgenden Formel erreichen würde :

2m2SiL \ m2/(mi-m2)

I 2m2SiL \ \ mivo2 /

(12)

Beim Einsetzen der numerischen Werte ist S' 17,62 cm, wie in Fig. 5 gezeigt.

Als nächstes ist der Hub S2 des zweiten und letzten Steuerungsbereiches zu bestimmen. Diese Bestimmung kann jedoch nicht in gleicher Weise wie die Bestimmung des mit dem Steuerungsbereich 1 verbundenen virtuellen Hubs Si vorgenommen werden, da jetzt eine unbekannte Geschwindigkeit in Betracht gezogen werden muss. Somit wird, bei x = S' 1, die Geschwindigkeit des zweiten Gegenstandes nach seiner Verzögerung durch den ersten Steuerungsbereich gemäss der folgenden Formel bestimmt:

vi' - vo

(■-T-)

mi/(2m2)

(13)

Beim Einsetzen der numerischen Werte ist v'2 bei x = S' 1 (dem Anfang des zweiten Steuerungsbereiches) 0,862 m/s. Da die Verzögerungsgrenze für den zweiten Gegenstand die gleiche ist, ist der Hub im zweiten Steuerungsbereich S2 = (V2' )2/(2L), siehe Gleichung ( 14), wobei S2 = 5,08 cm, d.h. 7,62 bis 12,7 cm, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Gesamthublänge ist natürlich S' 1 + S2 = St oder 12,7 cm.

Als nächstes müssen die Werte von Ao, dem zu Beginn des Hubs verfügbaren Gesamtdurchtrittsquerschnitt, und von Ao', dem bei x = S' 1 verbleibenden Gesamtdurchtrittsquerschnitt bestimmt werden. Die Formel für den Durchtritts-5 querschnitt in Abhängigkeit vom Verstellweg im ersten Steuerungsbereich ist

Al = vo (JEL_) 1/2 (

I miL / l Sì J

1/2

(15)

10

Bei x = o, Ai = Ao ist ki eine auf der Massendichte des Druckmittels, auf der Kolbenfläche und auf dem Austrittskoeffizienten der Austrittsöffnungen beruhende Konstante. Für einen Stossdämpfer mit einer 5,1 cm-Bohrung mit is Druckmittel von der Massendichte 88,14kgs2/m4 gilt ki = 0,07488 • 10~5 kg m2 s2. Beim Einsetzen der numerischen Werte ist Ao = 0,1814« 10"4m2oder 0,1814 cm2 wie in Fig. 5 dargestellt.

Die Formel für den Durchtrittsquerschnitt im zweiten 20 Steuerungsbereich ist

: v'2

( k2 \ 1/2 / , x-S'i \

(ist) ('—s^J

1/2

(16)

25

Darin ist v'2 die Geschwindigkeit des Gegenstands am Anfang des zweiten Steuerungsbereiches und k2 = ki. Bei x = S' 1 ist A2 = A' q = 0,9071 • 10"5 m2 oder 0,09071x cm2 vgl. Fig. 5.

Nachdem das Durchtrittsquerschnitt-Verstellweg-Profil 30 nun für das Beispiel bekannt ist, muss es verwirklicht werden. Dieses kann direkt in dem Ausführungsbeispiel mit dem Zumesskörper von Fig. 2 geschehen. Um das zu erreichen, ist die Zylinderbohrung 24 im Kolben 14' in Verbindung mit dem gleichachsigen Zumesskörper 23 so 35 bemessen, dass eine zylindrische Druckmittelaustrittsöffnung 24a von der Grösse Ao in der Stellung I entsteht. Von der Stellung I aus muss sich der Zumesskörper 23 in Richtung auf die Endstellung K des Hubs ständig verjüngen,

damit die gemäss der Kurve von Fig. 5 erforderliche Verrin-40 gerung des Durchtrittsquerschnitts eintritt. Bei x = S' 1 sollte z.B. der nach der Subtraktion der Querschnittsfläche des Zumesskörpers 23 in dieser Stellung von der Durchtrittsfläche der Zylinderbohrung 24 an der Stirnseite des Kolbens 14' verbleibende zylindrische Durchtrittsquerschnitt gleich 4s A'osein.

Wegen der höheren strukturellen Anforderungen des Ausführungsbeispiels mit dem Zumesskörper wird jedoch, zur Annäherung an die durchgehende Durchtrittquerschnittkurve, vorzugsweise eine Folge von Öffnungen durch die 50 Zylinderwand verwendet, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Für die Verwendung bestimmter Öffnungen müssen die genaue Gesamtzahl der Öffnungen und ihr jeweiliger genauer Durchmesser oder der Durchschnittsdurchmesser festgestellt werden. In der Anordnung von Fig. 5 ist es z.B. offen-55 sichtlich, dass jeweils die Hälfte des Gesamtdurchtrittsquer-schnitts einem der Steuerungsbereiche zugeordnet ist. Auf diese Weise können Öffnungen desselben Durchmessers verwendet und jeweils eine Hälfte von ihnen dem einen und die andere Hälfte dem anderen Steuerungsbereich zugeordnet 60 werden. Werden mehrere Steuerungsbereiche benutzt, bestimmt der Gesamtdurchtrittsquerschnitt am Anfang jedes Steuerungsbereiches die Verteilung der Anzahl der Öffnungen auf die jeweils gegebenen Steuerungsbereiche. Ist der Durchtrittsquerschnitt für einen Bereich gegeben, kann die 65 Anzahl der Öffnungen und ihr Durchmesser für diesen Steuerungsbereich nach Wunsch gestaltet werden. Obwohl der Durchmesser der Öffnungen von Steuerungsbereich zu Steuerungsbereich verändert werden kann, ist es zweck-

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mässig, innerhalb eines gegebenen Steuerungsbereiches Öffnungen mit gleichem Durchmesser zu verwenden.

Die Formel für den axialen Abstand D jeweils aufeinanderfolgender Öffnungen mit dem Durchmesser d in einem gegebenen Steuerungsbereich kann von der Gleichung (9) folgendermassen abgeleitet werden :

Xt sei der virtuelle Gesamthub jedes Steuerungsbereiches Si, S2 ... usw. X sei dargestellt durch D, den Abstand zwischen dem Anfang jedes Steuerungsbereiches und der n-ten Öffnung dieses Steuerungsbereiches. N sei dargestellt durch Ao, der am Anfang jedes Steuerungsbereiches erforderliche Gesamtdurchtrittsquerschnitt oder der am Anfang jedes Steuerungsbereiches bezüglich einer Austrittsöffnunganordnung mit im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen erforderliche verbleibende Durchtrittsquerschnitt, wobei, bezogen auf den jeweiligen Steuerungsbereich, Ao = Ao, A'o, A"o... usw. ist. Ist n durch n n d2/4 dargestellt, also die Flä-chengrösse von n Öffnungen mit dem Durchmesser d, so gelten ni 7t d2i/4, m dy2/4,... usw. für die spezifischen Steuerungsbereiche. Nach Gleichung (9) geht dann

Di = Si l 4 Ao )

A

2

(17)

wobei der Index 1 für die Beziehung zum Steuerungsbereich 1 in Gleichung (17) steht.

Bei beispielsweiser Verwendung von drei Öffnungen mit dem Durchmesser 0,1961 cm bei einem virtuellen Hub von 10,16 cm für den ersten Steuerungsbereich kann der Verstellweg ausgehend von x = 0 für die ersten drei Öffnungen aus dem vorstehenden Ausdruck zu D gleich 3,11,5,54 bzw. 7,52 cm bestimmt werden.

Für den zweiten Steuerungsbereich (d.h. Ao') beträgt der Gesamtdurchtrittsquerschnitt 0,03568 cm2. Wenn für diesen Steuerungsbereich beispielsweise eine Bohrergrösse für den Durchmesser von vier Öffnungen mit 0,1698 cm verwendet wird, sind deren Verstellwege ausgehend von x = S' 1 (dem Anfang des zweiten Steuerungsbereichs) 0,8416,1,4666, 18416 bzw. 19666. Das bringt den axialen Abstand der letzten zwei Öffnungen im Steuerungsbereich 2 in den Bereich innerhalb von 0,1477 cm. Wenn dieser oder einer der anderen axialen Abstände zu klein ist, können die Öffnungen in Umfangsrichtung versetzt werden.

Gestützt auf die vorstehende Offenbarung und auf die Gesichtspunkte praktischer Verwendbarkeit und wirtschaftlicher Herstellbarkeit wurde festgestellt, dass eine Vorrichtung nach dieser Erfindung mit einem Gesamthub von s 15,24 cm zur Steuerung von wenigstens 2 und höchstens 64 deutlich verschiedenen Lasten eingerichtet werden kann. Ausserdem kann eine Vorrichtung nach dieser Erfindung mit grösserem Gesamthub für die Steuerung einer grösseren Anzahl von deutlich verschiedenen Lasten rationell herge-10 stellt werden.

Mit dem hier beschriebenen Stossdämpfer wird eine Verzögerungssteuerung eines breiten Spektrums deutlich verschiedener Lasten erreicht, wobei sich jede Last durch ihre ls Ruhemasse, Geschwindigkeit, obere Verzögerungsgrenze und Vortriebskraft definiert, wobei solche Vortriebskräfte sich im Endeffekt verändern oder konstant bleiben können. Ohne jeden Einstellmechanismus sieht diese Art Stossdämpfer eine eigene Verzögerungssteuerung und vollstän-20 dige Arretierung aller in den durch den Aufbau bestimmten Bereich fallenden Lasten vor, wobei diese Lasten von konstanter oder sich verändernder Intensität sein können, und erreicht dies höchst wirksam durch Ausnutzung des Gesamthubs der Vorrichtung für die Arretierung jeder Last. Der hier 25 beschriebene hydraulische Stossdämpfer sieht somit proportionale Arretierungskräfte vor: niedrige Arretierungskräfte für Lasten niedrigen Momentes und höhere Arretierungskräfte für Lasten höheren Momentes. Ebenso kann sich der hydraulische Stossdämpfer an mittlere Lasten anpassen, d.h. 30 an Lasten, die nicht spezifisch berechnet sind, deren Intensität aber zwischen dem durch den Aufbau bestimmten Minimal- und Maximalwert liegt, wenn die Auftreffgeschwindigkeiten solcher mittlerer Lasten in den durch den Aufbau bestimmten Bereich fallen.

35

Da die Anordnung keine Einstellmechanismen zur Veränderung des Durchtrittsquerschnitts benötigt, wird die Leistungsstabilität des Stossdämpfers in Bezug auf Temperatureinflüsse erhöht, da keine inneren Leckverluste auftreten. 40 Da, Versuchsläufe und Einstellarbeiten unnötig sind, solange die zu verzögernden Lasten bekannt sind und in den durch den Aufbau bestimmten Bereich fallen, ist die Montagezeit verkürzt. Da der Stossdämpfer bereits zur Bewältigung eines weiten Bereiches von Lastintensitäten ausgebildet ist, fällt 4s die Schätzung bei der Lastverzögerungssteuerung weg.

4 Blatt Zeichnungen

Claims

657 194 PATENTANSPRÜCHE

1. Stossdämpfer zur Verzögerung von darauf stossweise einwirkenden Lasten, bestehend aus einer geschlossenen hydraulischen Zylinderanordnung (10) mit einem Aussenzy-linder (11), einem Reservoir (19) und einem Innenzylinder (12,12') sowie einer Kolbenanordnung (13,13')mit Innenzylinder angeordnetem Kolben (14,14'), der einen Hub (ST) von einer Ausgangslage (J) zu einer Endlage (K) ausführt, ferner mit einer (24a) oder mehreren Durchlassöffnungen (21,21d) für die vom Kolben verdrängte Hydraulikflüssigkeit, wenn dieser sich unter dem Einfluss einer Stosslast von seiner Ausgangslage entfernt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schliessen der Durchlassöffnung oder Öffnungen entsprechend dem Kolbenhub erfolgt, so dass sie als Steuerorgane mit fester Einstellung wirken, die einen in bezug auf den Kolbenweg progressiv abnehmenden Durchlass für die vom Kolben (14,14') verdrängte Hydraulikflüssigkeit bewirken, wobei der Hub in unterschiedliche Bremszonen unterteilt ist, und zwar in eine erste Zone (1) des Kolbenhubes, in der eine Verzögerung für eine bestimmte Stosslast erreicht wird, indem die Steuerorgane (A-E, 21 ; 23 ; 24a) bezüglich des Kolbenhubes einen progressiv abnehmenden Durchlassquerschnitt freigeben, und in mindestens eine weitere Zone (2), in der eine grössere Verzögerung für die restliche kinetische Energie erreicht wird, sofern die kinetische Energie nicht bereits in der vorhergehenden Zone vollständig aufgenommen wurde.

2. Stossdämpfer nach Anspruch 1, der für die Verzögerung unterschiedlicher Stosslasten bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremszone, im Anfangsbereich des Hubes, auf kleinste Verzögerung, die Zone im Endbereich des Hubes auf maximale Verzögerung ausgelegt ist.

3. Stossdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremszonen so ausgelegt sind, dass die Verzögerung über die jeweilige Zone konstant ist.

4. Stossdämpfer nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen der Bremszonen so ausgelegt sind, dass sie ohne Unterbrechung ineinander übergehen.

5. Stossdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (21) in der Wand des Innenzylinders (12) ausgebildet, und so angeordnet sind, dass der Durchlassquerschnitt in jeder Bremszone in Funktion des Kolbenhubes progressiv abnimmt, wobei die Anordnung der Durchlassöffnung am Ende einer Bremszone von derjenigen am Anfang der nachfolgenden Bremszone verschieden ist.

6. Stossdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassquerschnitt der Durchlassöffnungen (21) in einer Bremszone mit zunehmendem Kolbenhub exponentiell abnimmt.

7. Stossdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (21) eine Vielzahl von axial gegeneinander versetzten Bohrungen in der Wand des Innenzylinders (12) sind.

8. Stossdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen der jeweiligen Bremszone (1,2) im entsprechenden Hubbereich (Si, S2) des Kolbens jeweils in axial gegeneinander versetzter Anordnung angebracht sind.

9. Stossdämpfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bremszone die Durchlassöffnungen denselben Bohrungsdurchmesser aufweisen und dass die Abnahme des Durchlassquerschnittes mit zunehmenden Kolbenhub durch eine Abnahme des axialen Abstandes der Bohrungen voneinander erreicht wird.

10. Stossdämpfer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bremszone die

Durchlassöffnungen unterschiedliche Bohrungsdurchmesser aufweisen, so dass die Ausströmgeschwindigkeit aus denselben unterschiedlich ist.

11. Stossdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerorgane eine Durchlassöffnung (24) im Kolben (14') und einem Zumesskörper in Form eines Zapfens (23) mit progressiv abnehmendem Querschnitt umfassen, dessen Ende mit kleinstem Querschnitt in die Durchlassöffnung des Kolbens hineinragt, wobei sich der Kolben mit der Durchlassöffnung während des Kolbenhubes über den Zapfen schiebt, so dass ausgehend von der Ausgangslage des Kolbens, der Durchlassquerschnitt für die Hydraulikflüssigkeit über den Kolbenhub progressiv abnimmt.

12. Stossdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (23) so geformt ist, dass er eine annähernd parabolische Abnahme des Durchlassquerschnittes in Funktion des Kolbenhubes bewirkt.

13. Stossdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremszonen ohne Unterbrechung aufeinander folgen und benachbarte erste und zweite Teile des Hubes bilden, wobei der Zapfen (23) so geformt ist, dass er eine Übergangsstelle aufweist, bei welcher die vorhergehende parabolische Abnahme des Durchtrittsquerschnittes in Funktion des Kolbenhubes endet und im zweiten Teil des Hubes in eine neue parabolische Beziehung mit anfänglich geringerer Abnahme des Durchschnittsquerschnitts im Vergleich zu der unmittelbar vorhergehenden Bremszone übergeht.