DE20022202U1

DE20022202U1 - Hydraulischer Stoßdämpfer mit Maximalkraftbegrenzung

Info

Publication number: DE20022202U1
Application number: DE20022202U
Authority: DE
Original assignee: Hydrostat Stosdaempfer Un GmbH
Current assignee: Hydrostat Stosdaempfer Un GmbH
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2010-12-29

Description

Gebrauchsmusterschutz Hydraulischer StößS^pfcr mjt Ma^miallfraftbegrenzung Hydrostat GmbH

Gebrauchsmusterschutzanmeldung

Hydraulischer Stoßdämpfer mit Maximalkraftbegrenzung

Hydraulischer Dämpfer zum Abbremsen einer sich in Bewegung befindlichen Masse, z. B. Zug. Straßenbahn, U-Bahn etc..

Der Dämpfer besteht aus einem mit einer kompressiblen Flüssigkeit (10) gefüllten Behälter (1), in den eine Kolbenstange (3) hineinragt, die wiederum mit einer axial verschiebbaren Kolbenplatte (2) an ihrem Ende ausgerüstet ist.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Baugruppe, deren Wirkungsweise auf der Nutzung der Eigenschaften spezieller Fluida in Kombination mit deren Kompressibilität und Viskosität basiert.

In der Industrie sind hydraulische Dämpfer bekannt, deren Dämpfungseigenschaften entweder fest eingestellt sind, oder aber nachträglich angepasst werden können. Auch gibt es Elemente, die durch ausgewogene Anordnung der Drosselstellen, über einen &ldquor;Selbsteinstell-Effekt" verfügen, wobei es sich dann in der Regel um Druckwaagen handelt, die in der Hydraulik häufig eingesetzt werden. Nachteilig ist bei diesen Systemen, dass wohl die Druck- bzw. die Krafitverhältnisse reguliert werden, nicht aber die separate Wirkung von Kraft (durcrr Strömungswiderstand) und Druck (durch Kompression des Fluids).

Ferner wird bei den zuvor genannten Dämpfern zwar die Ansprechkraft beeinflusst, nicht aber die maximale Reaktionskraft. Die maximale Reaktionskraft kann dabei sowohl am Hubanfang als auch Hubende liegen, je nach Situation der Aufprallbedingungen.

Es ist Inhalt der Erfindung, eine Kraftbegrenzung so auszubilden, dass unabhängig vom Systemdruck und ausschließlich durch die an der Kolbenplatte (2) wirkenden Kraft, eine Begrenzung der maximalen Axialkraft (auch als Reaktionskraft bezeichnet) herbeigeführt werden kann.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

Arbeitsweise:

Abb. I:

Der Kolben mit der Kraftbegrenzungseinrichtung befindet sich in einem geschlossenen Behälter (1). Mit dem Kolben verbunden ist die Kolbenstange (3), die durch eine Öffnung aus dem Behälter austritt. Dieser Stangendurchlass ist abgedichtet (4), so dass die Stange zwar axial verschoben, das Fluid jedoch nicht austreten kann. Der Behälter ist eine hermetisch abgedichtete Einheit.

Der Kolben am Ende der Kolbenstange teilt den Behälterraum in 2 Bereiche, vor (A) und hinter den Kolben (B). Verbunden sind beide Räume über die axial durch den Kolben verlaufende(n) Bohrungen) (5). Radial kann zwischen Kolben und innerer Zylinderwand eine Dichtung (6) angeordnet sein, es kann allerdings auch als (Ring-) Spalt ausgeführt sein, sü Abb.n. " '" -··-···· -"--"■ "

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Gebrauchsmusterschutz Hydjaujilchei ^tbß^rhpfer frjit Ma^rnalkraftbegrenzung Hydrostat GmbH

Durch die Verbindung beider Räume (Bohrung und / oder Ringspalt), herrscht gleicher Druck auf beiden Seiten des Kolbens. Er ist statisch ausgeglichen.

Beim Eintauchen der Kolbenstange (3) in den Behälter (1), wird das der Flüssigkeit zur Verfügung stehende Behältervolumen, durch das eindringende Kolbenstangenvolumen, verringert und die Flüssigkeit (10) zwangsläufig komprimiert, da kein Ausgleichsraum zur Verfügung steht. Der Behälterinnendruck steigt. Innendruck und Kolbenstangen-Querschnittsfläche bilden zusammen die statische Kraftkomponente und wirken der Eindringkraft entgegen.

Das Eindringen des Kolbens stellt außerdem einen dynamischen Vorgang dar, demzufolge zeitgleich das Fluid durch die Bohrungen (5) bzw. Ringspalt (17) strömt. Je nach Dimensionierung dieser Drosselstellen bildet sich dabei ein mehr oder weniger großer Strömungswiderstand aus. Diese Kraft ist die dynamische Komponente und wirkt ebenfalls dem eindringenden Kolben entgegen. Ihre Höhe und Verlauf wird von der Drosselung bestimmt.

Statische und dynamische Kraftkomponente überlagern sich und bilden die gemeinsame Reaktionskraft (14) s. Abb. III. I .

Kraftbegrenzung:

Durch Einsatz einer axial verschiebbar gelagerten Kolbenplatte (2) wurde die Möglichkeit geschaffen, eine zusätzliche Entlastungsbohrung (7) kraftabhängig zu öffnen bzw. zu verschließen.

Die am Kolben, aufgrund von Strömungswiderstand, Reibung und Kompression wirkende Kraft, verschiebt die Kolbenplatte in Richtung Teller (9) und öffnet dadurch die im Normalzustand verschlossene Entlastungsbohrung (7). Die Durchlässigkeit der Gesamtdrossel wird größer womit der Strömungswiderstand abnimmt und die dynamische Komponente und somit die Reaktionskraft (15) verringert wird, s. Abb. III.2 .

Zur Vermeidung einer unkontrollierten Gleitbewegung, stützt sich die Kolbenplatte (2) gegen die elastische Scheibe (8) ab, die wiederum an den starr angeordneten Teller (9) angelehnt ist. Kraftniveau und Kraftverlauf werden dabei sowohl von der Elastizität der Scheibe (8) als auch von der Form und Lage der Entlastungsöffnung (7) bestimmt.

Mittels dieser Einrichtung besteht damit die Möglichkeit, bei Überschreiten einer zuvor definierten Ansprechschwelle, die maximale Reaktionskraft zu begrenzen, s. Abb. IU. 2 .
Reduziert sich die Kraft am Kolben, gleitet dieser wieder in seine Ausgangsposition zurück, bedingt durch die Entspannung der elastisch verformten Scheibe, und die Bohrung wird wieder verschlossen. Das System ist erneut einsatzbereit.

Die Wellenmuttern (12) mit der Anschlagscheibe (11) verhindern, dass die Kolbenplatte (2) von der Kolbenstange (3) abgleiten kann. Die Verschlussschraube (13) dichtet den Zugang zum Bohrungskanal (16) ab, damit die Flüssigkeit (10) nicht unkontrolliert abfließt.
Der Vorteil liegt in der Unabhängigkeit der einzelnen Einflussgrößen. Die auslösende Komponente ist ausschließlich die gemeinsam am Kolben wirkende Kraft.

Gebrauchsmusterschutz Hycfrawliecher Sfoßdärhrifer'r&it MaxirgaOiraftijegr^nzung Hydrostat GmbH

Bezugszeichenliste:

1	Behälter
2	Kolbenplatte
3	Kolbenstange
4	(Stangen-) Dichtung
5	(Verbindungs-) Bohrung(en)
6	(Kolben-) Dichtung
7	Entlastungsbohrung
8	elastische Scheibe
9	Teller
10	kompressible Flüssigkeit
11	Anschlagscheibe
12	Wellenmutter(n)
13	Verschlußschraube

14 Reaktionskraft n. Abb. &Igr;&Pgr;. 1

15 Verringerte Reaktionskran n. Abb. III.

16 Bohrungskanal

17 Ringspalt

18 (Entlastungs-) Nut(en)

A Behälterbereich vor dem Kolben

B Behälterbereich hinter dem Kolben

Claims

1. Kraftbegrenzungseinrichtung (Abb. I), dadurch gekennzeichnet, dass als Medium eine kompressible Flüssigkeit (10) verwendet wird und dass die Kolbenstange (3) an ihrem Ende statt eines festen Kolbens eine verschiebbare Kolbenplatte (2) besitzt mit axial verlaufende(n) Bohrung(en) (5) - den Drosselstellen - durch die die Flüssigkeit (10) hindurchströmt, wenn die Kolbenstange (3) in den Behälter (1) hineingedrückt wird wodurch sich ein Strömungswiderstand aufbaut, der, ebenso wie die statische Rückstellkraft - hervorgerufen durch den inneren Kompressionsdruck - eine Reaktionskraft (14) am Kolben zur Folge hat, die der Eindringrichtung entgegengesetzt wirkt und die den Kolben gegen die elastische Abstützung (8) drückt, wodurch sich die Kolbenplatte (2) verschiebt und eine zusätzliche Entlastungsbohrung (7) freigibt, womit die Flüssigkeit (10) leichter abströmen kann und der Strömungswiderstand und damit die Reaktionskraft (15) sinkt.

2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass statt der axial verlaufenden Bohrungen (5) in der Kolbenplatte, ein Ringspalt (17) (Abb. II) zwischen Kolben und innerer Behälterwand die Drosselstelle(n) bildet.

3. Nach Anspruch 1 + 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal nicht als Bohrung (5), sondern in Form von Nuten (18) (Abb. IV) in der Stangenoberfläche ausgeführt ist.