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Schwingungsdämpfer Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer,
bestehend aus einem flüssigkeitsgefüllten Arbeitszylinder, in dem sich ein von einer
Kolbenstange getragener Kolben bewegt und der von einer ringförmigen Reservekammer
umgeben ist, wobei in der Wand des Arbeitszylinders an mindestens einem Hubende
kalibrierte Öffnungen vorgesehen sind, die vom Kolben nacheinander überstrichen
werden.
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Die Erfindung betrifft insbesondere Schwingungsdämpfer, die zum Dämpfen
an dem Hubende oder den Hubenden von bewegten Teilen bestimmt sind, die durch plötzlich
beschleunigende Antriebsmittel, wie beispielsweise Ausschaltfedern, schnellwirkende
Druckzylinder usw., betätigt werden. Sie können beispielsweise zu Geräten gehören,
die zur Regulierung der Geschwindigkeit der beweglichen Teile von Abschaltem bestimmt
sind.
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Die bisher bekannten Dämpfer dieser Art, insbesondere für Abschalter,
enthielten einen Kolben, dessen Kolbenstange mit dem beweglichen Teil mechanisch
verbunden und in einem an seinen beiden Seiten verschlossenen feststehenden Zylinder
verschiebbar war. Die Seitenwand des Zylinders wies kalibrierte Öffnungen auf, durch
die das Öl entsprechend den Verschiebungen des Kolbens abwechselnd in einen
äußeren ölgefüllten Behälter zurückgedrückt und aus ihm angesaugt wurde. Zum Zweck
des Ausgleichs der durch das Öl auf den Kolben in radialer Richtung ausgeübten
Kräfte waren diese Öffnungen bei gleichem Querschnitt paarweise auf ein und demselben
Durchmesser des Zylinders angeordnet. Ein solcher Dämpfer ist in der französischen
Patentschrift 1293 609 sowie in der dazugehörigen Zusatzanmeldung
891729 beschrieben.
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Nun hat sich gezeigt, daß trotz der bei der Herstellung der Teile
aufgewendeten Sorgfalt und trotz der übereinstimmung der zum Zusammenbau mehrerer
miteinander übereinstimmender Dämpfer verwendeten verschiedenen Teile die Erzielung
einer zufriedenstellenden Ähnlichkeit der Dämpfungscharakteristik schwierig ist,
so daß kostspielige Nacharbeiten oder Einregulierungen notwendig sind.
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Es sind zwar Dämpfer bekannt, bei denen die öffnungen in der Zylinderwand
aus Gründen der Vereinfachung nur einseitig angeordnet sind. Bei diesen ist jedoch
der Kolben im Zylinder radial unbeweglich geführt. Bei einigen bekannten Dämpfern
sind Rückschlagventile erforderlich, um die angestrebte Wirkungsweise zu erzielen.
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Ferner sind Dämpfer vorgeschlagen worden, in denen der Kolben radial
beweglich angeordnet ist. Diese Maßnahme wird jedoch nur zu dem Zweck ergriffen,
den Dämpfer gegen Belastungen quer zu seiner Bewegungsachse unempfindlich zu machen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen in Bauweise und erforderlicher
Herstellungsgenauigkeit vereinfachten Schwingungsdämpfer der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, der eine dennoch mit großer Genauigkeit reproduzierbare Ähnlichkeit
in der Dämpfungscharakteristik aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender
Merkmale gelöst: a) Die Öffnungen befinden sich in an sich bekannter Weise sämtlich
in einem Bereich, der von zwei Mantellinien begrenzt wird, die um höchstens
901 voneinander entfernt sind; b) der Kolben ist radial beweglich im Arbeitszylinder
angeordnet.
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Dadurch kommt die überraschende Wirkung zustande, daß die Strömungs-
und Druckverhältnisse, selbst bei Kolben, die mit großem Spiel im Zylinder laufen,
diesem eine definierte Lage im Zylinder geben, so daß die Strömungswiderstände stets
gleichbleiben. Aus diesem Grund ist die konstante Dämpfungscharakteristik bei allen
Dämpfern einer Fertigungsserie reproduzierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen sämtliche
Öffnungen in an sich bekannter Weise auf einer Mantellinie des Arbeitszylinders.
In
dem in der Praxis häufig vorkommenden Fall, daß die Dämpfung an zwei Hubenden angestrebt
wird, wird in der Nähe jedes der Enden des Zylinders eine kalibrierte Öffnung oder
allgemeiner eine Reihe kalibrierter Öffnungen vorgesehen. Dabei können die beiden
Reihen auf ein und derselben Erzeugenden der Wand des Zylinders oder aber jede der
beiden Reihen auf einer gesonderten Erzeugenden voraesehen werden, wobei die beiden
Erzeugenden einander diametral gegenüberliegen können.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung, die es ermöglicht,
bei seriengefertigten Dämpfern, bei denen zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange
Axialitätsabweichungen vorliegen können, miteinander übereinstimmende Dämpfungscharakteristiken
zu erzielen, ist der Dämpfer so aufgebaut, daß der Kolben aus einer ringförmigen
Scheibe besteht, die im Zylinder mit leichter Reibung verschiebbar ist, mit Spiel
auf der Kolbenstange sitzt und auf der Stanae durch Anschläge gegen axiale Verschiebung
gesichert ist.
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Eine solche Ausführungsfonn läßt eine besonders wirtschaftliche Bauweise
ohne Präzisionsbearbeitungen zu.
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Zu dem gleichen Zweck bzw. zusätzlich kann auch die Kolbenstange leicht
radial beweglich in den Zylinderböden gelagert sein. Nach einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform kann daher der Dämpfer so ausgebildet werden, daß in an sich bekannter
Weise die Kolbenstange die beiden einander gegenüberliegend angeordneten Zylinderböden
durchragt, in denen Dichtungspackungen angeordnet sind, die gleichzeitig die Axialführung
der Kelbenstange bilden.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der eine Ausführungsform und
eine Variante der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F
i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung in ihrer
Anwendung auf die Dämpfung der Verstellungen des beweglichen Kontaktes eines elektrischen
Abschalters und F i g. 2 einen Schnitt durch eine Variante, bei der der Kolben
in bezug auf die Kolbenstange in radialer Richtung frei verschiebbar angeordnet
ist.
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Der Kolben 2 des Dämpfers ist auf einer Kolbenstange 4-4' angebracht,
die zwischen einem m it dem (nicht dargestellten) beweglichen Kontakt des Abschalters
mechanisch verbundenen Organ 6 und einem Organ für die Verbindung mit den
Betätigungsmitteln, beispielsweise einem nicht dargestellten Kraftzylinder, eingesetzt
ist.
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Der Zylinder 9 des Dämpfers ist auf einer die Isolierstütze
12 des Abschalters. an ihrer Oberseite verschließenden Platte 10 angeordnet.
Die Oberseite des Zylinders ist durch einen aufgeschraubten Boden 14 verschlossen.
Ringe 16 und 16' mit zum Ermöglichen des Aalegens des Kolbens gegen
die Wand des Zylinders ausreichendem Spielraum bewirken die Abdichtimg an den Durchtrittstellen
der Stange 44 durch den Boden 14 bzw- die Platte 10, wobei auf der Platte
10 außer&m ein den Zylinder 8 umgebender Clbehälter
18 befestigt ist.
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Die Wand des Zylinders 8 weist eine Anzahl kalibrierter Öffnungen
20-20'-22-22'-24 auf, die alle auf ein und derselben (irt der Ebene der Zekh-nugg
liegenden) Erzeugenden des Zylinders& angebfacht sind# während bei den bisher
bekannten Dämpfem die Öffnungen paarweise mit gleichem Querschnitt auf einander
diametral gegenüberliegenden Erzeugenden angeordnet waren. Der als Beispiel teilweise
dargestellte Abschalter ist ein in der vorstehend erörterten Patentschrift beschriebener
Abschalter mit eingebauter Auslösung, dessen Ausschaltfeder 26 konzentrisch
zum Dämpfer im Inneren des Ölbehälten 18 angeordnet ist. Die Feder
26 stützt sich mit ihrem unteren Ende gegen die Platte 10 und mit
ihrem oberen Ende gegen eine mit der Stange 4 fest verbundene Schubringscheibe
28 ab.
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In der in F i g. 1 dargestellten Stellung ist der Abschalter
eingeschaltet, wobei die Feder 26 durch die von den Betätigungsmitteln auf
die Stange 4" ausgeübte Zugkraft zusammengedrückt gehalten wird.
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Beim Ausschalten wird die Feder 26 zum raschen Lösen des beweglichen
Kontaktes von dem (nicht dargestellten) feststehenden Kontakt plötzlich freigegeben.
Mit dem gleichen Schlage werden die Stange 4 und. der Kolben 2 in dem Zylinder
8 hochgeführt.
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Das in der oberen Kammer 30 des Zylinders enthaltene
Öl wird über die Öffnungen 24-22-22 in den ölbehälter 18 zurückgedrückt,
während das Öl über die Öffnung 20 aus dem gleichen Behälter 18 in
die untere Kammer 32 hinein angesaugt wird.
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Die Bewegung des Kolbens 2 wird mit dem überdecken der aufeinanderfolgenden
Öffnungen durch den Kolben stufenweise gebremst. Das Kaliber der Öffnungen 22-22'
ist so gewählt, daß die angestrebte Dämpfung am Hubende erreicht wird, während das
Kaliber der in der Mitte des Zylinders angebrachten öffnung oder Öffnungen 24 so
gewählt ist, daß die Geschwindigkeit des Kolbens im Mittenabschnitt seines Hubes
reguliert wird.
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Beim umgekehrt verlaufenden Rückhub ist die Arbeitsweise entsprechend.
Die die Dänipfung am Ende des Abwärtshubes (Einschalten) bewirkenden Öffnungen 20-20
können, sofern andere Geschwindigkeiten gewünscht werden oder die auf die sich in
Bewegung befindenden Teile ausgeübten Kräfte beim Ein- und Ausscbalten unterschiedlich
sind# Querschnitte und Ortslagen aufweisen, die von denen der öffnungen 22-22' abweichen.
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Die auf Grund der einseitigen Durchbohrung des
Zylinders
8 erzielte Gleichmäßigkeit der Dämpfungscharakteristik rührt aus der Tatsache
her, daß beim überdecken einer oder mehrerer der Öffnungen durch den Kolben 2 an
den beiden entgegengesetzten halbzylindrischen Flächen des Kolbens ein Druckunterschied
entsteht, so daß der Kolben auf der Seite, in der sich die Mnungen befinden, stark
gegen die Innenseite des Zylinders ange&ückt wird und da13 diese Bedingungen
bei allen mit den gleichm Ab-
messungen hergestellten Geräten in im wesentlichen
übereinstimmender Weise auftreten. Dagegen zentrierte sich bei den bisher bekannten
Dämpfungen der Kolben bei seinem Durchgang zwischen zvmi sich diametral gegenüberliegenden
Öffnungen in jedm Gerät anders, woraus sich trotz der Anlichkeit der veisuchsweise
verwendeten Geräte Unterschiede in der Strömung des ö15 und somit in der Dämpfunggcharakterisfik
ergaben.
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Außerdem. werden die Maßunterschiede zwischen Ko4berr und Zylinder,
und wenn es sich nur um die Maßunterschiede infolge der Fertigungstoleranzen
handelt, bei dei Vorrichtung nach der Erfindung atisgeglichen, während. die&
bei den bisher bekanntm Dämpfem nicht der Fall in .
Eine
ähnliche Gegendruckwirkung könnte also auch erreicht werden, wenn alle Öffnungen
auf eine verhältnismäßig schmale, auf der gleichen Seite des Zylinders liegende
und beispielsweise zwischen zwei durch einen Kreisbogen von höchstens
90' voneinander getrennten Erzeugenden enthaltene Zone aufgeteilt werden.
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Die Anzahl der Öffnungen kann von der vorstehend als Beispiel angegebenen
abweichen, wobei in dem Fall, daß die Dämpfung an beiden Hubenden (in F i
g. 1 und 2 dargestellter Fall) angestrebt wird, die die Dämpfung an einem
der Hubenden steuernde Reihe von Öffnungen, wie beispielsweise die öffnungen 20-20',
auf einer anderen Erzeugenden liegen kann als der Erzeugenden, auf der die andere,
die Dämpfung am anderen Hubende steuernde Reihe von Öffnungen. wie beispielsweise
die Öffnungen 22-22', liegen kann. Die Öffnung oder Öffnungen 24, die zur Steuerung
der Geschwindigkeit des Kolbens am Anfang oder im Mittenabschnitt des Hubes in dem
Mittenabschnitt des Zylinders vorgesehen sind, können im letzteren Fall auf der
einen oder anderen der vorstehend erörterten Erzeugenden liegen.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Variante ist der Kolben,
statt, wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1, in axialer und radialer
Richtung fest mit der Kolbenstange verbunden zu sein, nur in axialer Richtung fest
mit ihr verbunden und kann sich in radialer Richtung frei zu ihr verstellen.
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Die Kolbenstange 4 weist in ihrem Zwischenabschnitt einen den Kolben
36 in einer Verschiebungsrichtung axial festlegenden Bundring 34 auf. Dieser
aus einem Ring mit zylindrischer Außen- und zylindrischer Innenfläche bestehende
Kolben 36 ist auf den Abschnitt 38 der Kolbenstange 4 aufgeschoben
und weist einen die abgedichtete Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder
8 zulassenden Außendurchmesser auf, während sein Innendurchmesser merklich
größer als der Durchmesser des Abschnittes 38 ist, um die freien Verstellungen
des Kolbens auf der Kolbenstange in radialer Richtung zu ermöglichen. In axialer
Richtung wird der Kolben auf der Stange mittels einer Mutter 40 gehalten, die auf
den Gewindeabschnitt 42 der Kolbenstange 4 auf-Cleschraubt und auf ihr festgelegt
ist, wobei die Spannwirkung der Mutter 40 gerade ausreicht, um den Kolben ohne Verhinderung
seiner radialen Verstellungen auf der Kolbenstange in axialer Richtung zu halten.
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Die Arbeitsweise dieses Dämpfers stimmt mit der des Dämpfers nach
F i g. 1 überein, jedoch verursacht auf Grund der radial verschiebbaren Anordnung
des Kolbens auf der Kolbenstange eine fehlende Axialität der Führungen der Kolbenstange
4 und des Zylinders 8 keine Betriebsunregelmäßigkeit, da sich der Kolben
stets in gleicher Weise in dem Zylinder frei zentriert, so daß bei miteinander übereinstimmenden,
jedoch Axialitätsunterschiede aufweisenden Dämpfern stets miteinander übereinstimmende
Dämpfungscharakteristiken vorliegen.
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In F i g. 2 ist die Ausschaltfeder 26 des Abschalters,
die entweder, wie bei der Ausführungsforin nach F i g. 1, im Inneren oder
außerhalb des Mantels 18
untergebracht sein kann, nicht dargestellt.
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Die Mittel zur axialen Befestigung bei Spielraum in radialer Richtung
können von der dargestellten Anordnung mit Bundring und Mutter abweichen und beispielsweise
Splinte, Keile oder entsprechende Festlegeorgane enthalten.
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Ein solches Gerät läßt sich insbesondere zur Dämpfung der beweglichen
Ausrüstung verschiedenartiger Abschalter, die nicht unbedingt die um den Dämpfer
herum angeordnete Ausschaltfeder enthalten, und allgemeiner zur Dämpfung und Regulierung
der Geschwindigkeit jeglicher sich in Bewegung befindender Organe anwenden.