DE19619214A1 - Shock absorbers for rail vehicles and industrial applications - Google Patents

Shock absorbers for rail vehicles and industrial applications

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    • F16F9/346—Throttling passages in the form of slots arranged in cylinder walls

Abstract

The invention relates to a shock absorber for railway vehicles and industrial applications. Said shock absorber comprises a combination of a mechanical spring unit (1) and a hydraulic damper (2). There is a defined number of throttling passages (4) in the pressure chamber coat (3) of the hydraulic damper (2) which are connected to a practically unpressurised compensation chamber (5). The free throttling cross-section (A) available for the passage of damping fluid is reduced as the depth (L) of the piston insertion increases. It is essential that a throttling characteristic with a predetermined course is produced. Alternatively, constantly extending throttling lines following a particular function can be technically changed, mixed solutions being also possible.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für Schienenfahrzeuge und Industrieanwendungen. Es handelt sich um eine Kombination aus einer mechanischen Federeinheit und einem hydraulischen Dämpfer.The invention relates to a shock absorber for rail vehicles and industrial applications. It is a combination of a mechanical spring unit and a hydraulic damper.

Bekanntermaßen sind die hydraulischen Dämpfer insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckmantel eine definierte Anzahl von Drosselbohrungen, die mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer in Verbindung stehen, eingebracht ist.As is known, the hydraulic dampers are particularly characterized in that the pressure jacket a defined number of throttle bores with an almost unpressurized compensation chamber are connected.

Stoßdämpfer, die nach diesem Prinzip arbeiten sind bereits bekannt und im Praxiseinsatz.Shock absorbers that work according to this principle are already known and are used in practice.

Darüberhinaus existieren Stoßdämpfer mit hydraulischem Dämpfer, sogenannte Kombistoßdämpfer, bei denen sich die Drosselbohrungen nicht im Druckraummantel, sondern beispielsweise im Kolben befinden, bzw. die mit einem Drosseldorn oder mit einem konischen Druckraum arbeiten. Bekannt ist auch, einen Scherspalt zwischen den Mantelflächen des Kolbens und des Zylinders vorzusehen, bzw. die Zylindermantelfläche zu strukturieren (EP 0 595 160). Bei der in DE 31 09 867 beschriebenen hydraulischen Stoßdämpfereinrichtung ist eine Regeleinrichtung in den Strömungspfad eingesetzt. Die beschriebenen Konstruktionen sind jedoch für die noch vorzustellende Erfindung nicht relevant. Die Zielstellungen dieser Lösungen kommen zwar dem Ziel der in Rede stehenden Erfindung nahe, nämlich möglichst eine ideale Stoßdämpferkennlinie zu realisieren, allerdings ist der betriebene apparative Aufwand hierfür unvertretbar hoch.There are also shock absorbers with hydraulic dampers, so-called Combination shock absorbers in which the throttle bores are not in the pressure chamber jacket, but for example, in the piston, or with a throttle mandrel or with a conical Pressure room work. It is also known to have a shear gap between the lateral surfaces of the To provide the piston and the cylinder, or to structure the cylinder surface (EP 0 595 160). In the hydraulic shock absorber device described in DE 31 09 867 a control device is inserted into the flow path. The constructions described are, however, not relevant for the invention to be presented. The objectives of this Solutions come close to the goal of the invention in question, namely as far as possible to realize an ideal shock absorber characteristic, however, the operated apparatus The effort for this is unacceptably high.

Die technische Entwicklung hat deshalb zu einfachen, leicht realisierbaren Lösungen der eingangs beschriebenen Art geführt.The technical development has therefore to simple, easy to implement solutions of led type described above.

In Herstellerprospekten sind hydraulische Puffer ohne mechanische Federeinheit veröffentlicht, die kleine Löcher in der Hydraulikrohrwand besitzen, durch die das Hydrauliköl bei stoßartiger Belastung nach außen gedrückt wird und somit eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung bewirkt. Es ist angegeben, daß Drosselöffnungen auf der gesamten Hublänge befindlich sind, deren Anzahl proportional zum verfahrenen Hub abnimmt. Nach Auftreffen einer Masse fährt der Kolben an und baut sofort einen Innendruck auf. Drucköl strömt gleichzeitig durch alle Drosselöffnungen. Aufgrund der proportionalen Abnahme von wirksamen Drosselöffnungen wird die Einfahrgeschwindigkeit zwangsläufig geringer und es entsteht eine gleichbleibende Verzögerung über den gesamten Hub. Hydraulic buffers without mechanical spring unit are published in manufacturer's brochures, which have small holes in the hydraulic pipe wall, through which the hydraulic oil is shock-like Load is pushed outwards and thus a speed-dependent damping causes. It is stated that throttle openings are located along the entire stroke length, the number of which decreases in proportion to the stroke traveled. After hitting a crowd drives the piston and immediately builds up internal pressure. Pressure oil flows through everyone at the same time Throttle openings. Due to the proportional decrease in effective throttle openings the retraction speed is inevitably lower and a constant speed is created Delay over the entire stroke.  

In einem weiteren Firmenprospekt ist angegeben, daß dieses hydraulische Dämpfungsprinzip mit einer mechanischen Federeinheit kombiniert ist.Another company brochure states that this hydraulic damping principle is combined with a mechanical spring unit.

Basierend auf dem beschriebenen Stand der Technik, war ein Stoßdämpfer für Schienenfahrzeuge und Industrieanwendungen zu schaffen, bei dem eine mechanische Federeinheit mit einem hydraulischen Dämpfer der beschriebenen Art kombiniert ist und der Drosselöffnungen im Mantel des Dämpferdruckraumes aufweist, die im Zusammenwirken mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer zur Durchströmung mit Dämpferflüssigkeit zur Verfügung stehen. Aufgabengemäß war zu sichern, daß für jeden konkreten Anwendungsfall ein Stoßdämpfer mit einer nahezu ideale Rechteckkennlinie bereitgestellt werden kann, wobei strengstes Augenmerk auf geringstmöglichen Fertigungsaufwand zu legen war. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Maßgabe der kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.Based on the prior art described, a shock absorber was used for Rail vehicles and industrial applications to create a mechanical Spring unit is combined with a hydraulic damper of the type described and the Has throttle openings in the jacket of the damper pressure chamber, which cooperate with an almost pressure-free compensation chamber for the flow of damper fluid To be available. The task was to ensure that for each specific application a shock absorber with an almost ideal rectangular characteristic can be provided, whereby strictest attention was to be paid to the lowest possible production effort. This task is solved according to the invention in accordance with the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements are characterized in the dependent claims.

Danach nimmt der zur Durchströmung mit Dämpferflüssigkeit zur Verfügung stehende freie Drosselquerschnitt im Druckraummantel mit zunehmender Kolbeneintauchtiefe ab, und zwar in der Weise, daß sich je nach Einsatzgebiet Drosselkennlinie mit beliebigen Verlauf realisieren lassen, d. h., die Abnahme des freien Drosselquerschnittes kann wahlweise nach einer konstant verlaufenden Drosselkennlinie realisiert werden oder nach einer solchen, die einer bestimmten Funktion folgt, wobei auch Mischformen möglich sind.After that, the free one available for the flow of damper fluid takes Throttle cross section in the pressure chamber jacket with increasing piston immersion depth, in the way that depending on the area of application, throttle characteristic can be realized with any curve let, d. that is, the decrease in the free throttle cross-section can optionally after a constant running throttle characteristic can be realized or according to a certain Function follows, although mixed forms are also possible.

Folgende Drosselkennlinienverläufe werden als bevorzugte Anwendungen beispielhaft genannt:The following throttle characteristic curves are mentioned as examples of preferred applications:

  • - Konstante bzw. teilweise konstante Abnahme des freien Drosselquerschnittes;- Constant or partially constant decrease in the free throttle cross-section;
  • - Der freie Drosselquerschnitt nimmt anfangs konstant, später nach einer Potenzfunktion, ab;- The free cross section of the throttle decreases initially, later after a power function;
  • - Die Abnahme des freien Drosselquerschnittes ist ausschließlich nach einer Potenzfunktion realisiert.- The decrease in the free throttle cross-section is exclusively based on a power function realized.

Im Endbereich der Kolbeneintauchtiefe sinkt der freie Drosselquerschnitt auf Null bzw. auf einen konstanten Mindestwert ab. Bei kombinierten Kurvenverläufen liegen relativ kurz bemessene Übergangsbereiche zwischen den einzelnen Abschnitten, bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe.In the end area of the piston immersion depth, the free throttle cross-section drops to zero or to a constant minimum value. Combined curves are relatively short dimensioned transition areas between the individual sections, based on the Piston immersion depth.

Nach der Erfindung sind auch konstant verlaufende Kennlinien oder abschnittsweise ansteigende Verläufe umsetzbar. According to the invention there are also constant characteristic curves or sections increasing courses can be implemented.  

Die technische Umsetzung ist in den Ansprüchen 7 bis 12 näher beschrieben. Die Realisierung der beschriebenen Drosselkennlinie ist danach grundsätzlich durch die Verwendung von mehreren Drosselöffnungen, vorzugsweise -bohrungen, im Druckmantel des hydraulischen Dämpfers möglich. Bei Bohrungen gleichen Durchmessers ist die Bohrungshäufigkeit bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe maßgebend, während bei Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern die Bohrungshäufigkeit in Verbindung mit den gewählten Durchmessern relevant ist. Weiterhin können Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern in gleichen Abständen zur Anwendung kommen.The technical implementation is described in more detail in claims 7 to 12. The realization the throttle characteristic described is basically by using several throttle openings, preferably holes, in the pressure jacket of the hydraulic Damper possible. For bores of the same diameter, the frequency of bores is related decisive for the piston immersion depth, while for bores with different Diameters the frequency of drilling in connection with the selected diameters is relevant. Furthermore, holes with different diameters can be in the same Distances are used.

Denkbar ist aber auch, ein Langloch mit variabler Breite und entsprechend geringer Drosselfläche, gemäß der gewünschten Drosselkennlinie, in den Druckmantel einzubringen. Mit dieser Variante ist es möglich, die geforderte Drosselkennlinie sehr genau nachzuempfinden. Allerdings werden hier extrem hohe Anforderungen an die Fertigung gestellt. Von den Fertigungsmöglichkeiten hängt es daher ab, welcher Variante letztlich der Vorzug gegeben wird. Auch Kombinationen der aufgezeigten Merkmale sind möglich.However, it is also conceivable to have an elongated hole of variable width and correspondingly smaller Insert the throttle area in the pressure jacket according to the desired throttle characteristic. With this variant, it is possible to achieve the required throttle characteristic very precisely to empathize. However, extremely high demands are placed on production here posed. It depends on the manufacturing options, which variant ultimately the Preference is given. Combinations of the features shown are also possible.

Am Beispiel eines Hydraulik-Kombistoßdämpfers für Schienenfahrzeuge wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.The invention is illustrated using the example of a hydraulic combination shock absorber for rail vehicles explained in more detail below.

In den zugehörigen Zeichnungen ist dargestellt:The accompanying drawings show:

Fig. 1 der Hydraulik-Kombistoßdämpfer, teilweise im Längsschnitt; Figure 1 of the hydraulic combination shock absorber, partially in longitudinal section.

Fig. 2 der Druckmantel im Längsschnitt mit angedeuteten Drosselbohrungen und darüber dargestellter Drosselkennlinie, Fig. 2 of the pressure jacket in longitudinal section, with indicated restriction bores and above illustrated throttle characteristic,

Fig. 3 der Druckmantel in der Seitenansicht. Fig. 3 of the pressure jacket in a side view.

Fig. 4 mögliche Drosselkennlinienverläufe. Fig. 4 possible throttle characteristic curves.

Die angebrachten Bezugszeichen bedeuten:The attached reference symbols mean:

1 Federeinheit
2 hydraulischer Dämpfer
3 Druckmantel
4 Drosselöffnung
5 Ausgleichskammer
A freier Drosselquerschnitt
L Kolbeneintauchtiefe. 1 spring unit
2 hydraulic dampers
3 pressure jacket
4 throttle opening
5 compensation chamber
A free throttle cross section
L piston immersion depth.

Wie der Name andeutet, besteht der Hydraulik-Kombistoßdämpfer aus einer mechanischen Federeinheit 1 und einem hydraulischen Dämpfer 2. Wichtigstes Wesensmerkmal ist, daß in den Druckraummantel 3 des hydraulischen Dämpfers 2 eine definierte Anzahl von Drosselöffnungen 4 in Gestalt von Bohrungen, die mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer 5 in Verbindung stehen, eingebracht ist. In Bezug auf die Kolbeneintauchtiefe L ergibt sich aus der Bohrungsverteilung ein konkreter Kurvenverlauf für den freien Drosselquerschnitt A, wie im Hauptanspruch bzw. in den relevanten Unteransprüchen angegeben (Fig. 2). Weitere sinnvolle Kurververläufe sind in Fig. 4 aufgezeigt. Im gewählten Beispiel nimmt der für die Durchströmung mit Dämpferflüssigkeit zur Verfügung stehende freie Drosselquerschnitt A zunächst nur langsam ab, reduziert sich dann relativ schnell und verringert sich schließlich wiederum langsam, bis am Ende der Kolbeneintauchtiefe L keine Drosselöffnungen 4 mehr zur Verfügung stehen.As the name suggests, the hydraulic combination shock absorber consists of a mechanical spring unit 1 and a hydraulic damper 2 . The most important essential feature is that a defined number of throttle openings 4 in the form of bores, which are connected to an almost pressure-free compensation chamber 5 , are introduced into the pressure chamber jacket 3 of the hydraulic damper 2 . With regard to the piston immersion depth L, the bore distribution results in a specific curve profile for the free throttle cross section A, as stated in the main claim or in the relevant subclaims ( FIG. 2). Further sensible course profiles are shown in FIG. 4. In the selected example, the free throttle cross-section A available for the flow of damper fluid initially decreases only slowly, then decreases relatively quickly and finally decreases again slowly until throttle openings 4 are no longer available at the end of the piston immersion depth L.

Claims (12)

1. Stoßdämpfer für Schienenfahrzeuge und Industrieanwendungen, im wesentlichen bestehend aus einer mechanischen Federeinheit und einem hydraulischen Dämpfer, ausgestattet mit Drosselöffnungen, die im Mantel des Druckraumes angeordnet sind und mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Drosselquerschnitt (A) mit zunehmender Kolbeneintauchtiefe (L) konstant bleibt, abschnittsweise ansteigt oder vorzugsweise nach Maßgabe der Unteransprüche abnimmt, und zwar wahlweise nach einer konstant verlaufenden oder einer bestimmten Funktion folgenden Drosselkennlinie, wobei auch Mischformen möglich sind.1. Shock absorber for rail vehicles and industrial applications, consisting essentially of a mechanical spring unit and a hydraulic damper, equipped with throttle openings which are arranged in the jacket of the pressure chamber and are in communication with an almost pressure-free compensation chamber, characterized in that the free throttle cross-section (A ) remains constant with increasing piston immersion depth (L), increases in sections or preferably decreases in accordance with the subclaims, either according to a constant throttle characteristic curve or following a specific function, mixed forms also being possible. 2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Drosselquerschnitt (A) konstant bzw. teilweise konstant abnimmt.2. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the free throttle cross-section (A) decreases constantly or partially constantly. 3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Drosselquerschnitt (A) anfangs konstant abnimmt und sich anschließend nach einer Potenzfunktion reduziert.3. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the free throttle cross-section (A) initially decreases constantly and then after one Potency function reduced. 4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemäß einer Potenzfunktion abfallender freier Drosselquerschnitt (A) realisiert ist.4. Shock absorber according to claim 1, characterized in that one according to one Power function falling free choke cross section (A) is realized. 5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Drosselquerschnitt (A) im Endbereich der Kolbeneintauchtiefe (L) auf Null bzw. auf einen konstanten Mindestwert absinkt.5. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the free throttle cross-section (A) in the end area of the piston immersion depth (L) to zero or to a constant minimum value drops. 6. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den verschiedenen Drosselquerschnittsbereichen bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe (L) relativ kurz bemessene Übergangsbereiche liegen. 6. Shock absorber according to claims 2 to 5, characterized in that between the different throttle cross-sectional areas relative to the piston immersion depth (L) relative briefly dimensioned transition areas.   7. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkennlinie durch Verwendung von Drosselöffnungen (4) mit gleichen Drosselflächen über deren Häufigkeit bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe (L) realisiert ist.7. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the throttle characteristic is realized by using throttle openings ( 4 ) with the same throttle surfaces over their frequency based on the piston immersion depth (L). 8. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkennlinie durch die Verwendung von Drosselöffnungen (4) mit unterschiedlichen Drosselflächen, jedoch mit konstanter Häufigkeit bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe (L) realisiert ist.8. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the throttle characteristic is realized by using throttle openings ( 4 ) with different throttle surfaces, but with a constant frequency based on the piston immersion depth (L). 9. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkennlinie durch die Verwendung von Drosselöffnungen (4) mit unterschiedlichen Drosselflächen über deren Häufigkeit bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe (L) realisiert ist.9. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the throttle characteristic is realized by using throttle openings ( 4 ) with different throttle surfaces over their frequency based on the piston immersion depth (L). 10. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselöffnungen (4) Bohrungen vorgesehen sind.10. Shock absorber according to claims 7 to 9, characterized in that holes are provided as throttle openings ( 4 ). 11. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselöffnung (4) ein Langloch variabler Breite, gemäß der gewünschten Drosselkennlinie, dient.11. Shock absorber according to claim 1, characterized in that an elongated hole of variable width, according to the desired throttle characteristic, serves as the throttle opening ( 4 ). 12. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Drosselkennlinie Kombinationen aus den Merkmalen der Ansprüche 7-11 verwirklicht sind.12. Shock absorber according to claim 1, characterized in that for realizing the Throttle characteristic combinations of the features of claims 7-11 are realized.
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