DE202015004323U1 - Device for damping compressive forces - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (100) zum Abdämpfen von Druckkräften, wobei die Vorrichtung (100) folgendes aufweist: – einen Zylinder (10), insbesondere Kreiszylinder, in dem eine Hydraulikkammer (11) ausgebildet ist; – einen relativ zum Zylinder (10) teleskopartig entlang einer Mittenachse (1) verschiebbaren Hohlkolben (20); – eine an einem Endbereich des Hohlkolbens (20) ausgebildete Ventilanordnung (40) zum Unterteilen der Hydraulikkammer (11) in einen hinteren Hydraulikkammerbereich (12) und einen vorderen Hydraulikkammer-bereich (13); – einen im Hohlkolben (20) entlang der Mittenachse (1) beweglich angeordneten Trennkolben (25), der einen innerhalb des Hohlkolbens (20) gebildeten Gasraum (21) von dem vorderen Hydraulikkammerbereich (13) trennt, – wobei die Ventilanordnung (40) einen mit dem hinteren Hydraulikkammerbereich (12) verbundenen Überströmbereich (41) und einen über mindestens einen Kanal (42) mit dem Überströmbereich (41) verbundenen exzentrischen Hydraulikraum (43) aufweist, – wobei die Ventilanordnung (40) ferner ein exzentrisch angeordnetes Multiplikatorventil (50) mit einer hinteren Wirkfläche (52) und einer vorderen Wirkfläche (51) aufweist, und – wobei die hintere Wirkfläche (52) des Multiplikatorventils (50) mit dem exzentrischen Hydraulikraum (43) und die vordere Wirkfläche (51) des Multiplikatorventils (50) mit dem vorderen Hydraulikkammerbereich (13) in hydraulischer Wirkverbindung stehen, derart dass bei geöffnetem Multiplikatorventil (50) Hydraulikflüssigkeit aus dem exzentrischen Hydraulikraum (43) in den vorderen Hydraulikkammerbereich (13) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise eine oder mehrere der nachstehenden Merkmale vorgesehen sind: – mindestens ein Führungsring (60), der auf dem Außenumfang des Multiplikatorventils (50) angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Gehäuse (45) der Ventilanordnung (40) steht, – mindestens ein Dichtungsring (61), der auf dem Außenumfang des Multiplikatorventils (50) angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Gehäuse (45) der Ventilanordnung (40) steht – mindestens ein Dichtungselement (62) im Bereich des Durchlassspalts (53) des Multiplikatorventils (50) angeordnet ist, der in Wirkverbindung mit dem Gehäuse (45) der Ventilanordnung (40) steht.Device (100) for damping pressure forces, the device (100) comprising: - a cylinder (10), in particular a circular cylinder, in which a hydraulic chamber (11) is formed; - A relative to the cylinder (10) telescopically along a central axis (1) displaceable hollow piston (20); - A formed at one end portion of the hollow piston (20) valve assembly (40) for dividing the hydraulic chamber (11) in a rear hydraulic chamber portion (12) and a front hydraulic chamber portion (13); - A in the hollow piston (20) along the central axis (1) movably arranged separating piston (25), a gas within the hollow piston (20) formed gas space (21) from the front hydraulic chamber portion (13), - wherein the valve assembly (40) has a having an overflow region (41) connected to the rear hydraulic chamber region (12) and an eccentric hydraulic chamber (43) connected to the overflow region (41) via at least one channel (42), wherein the valve arrangement (40) further comprises an eccentrically arranged multiplier valve (50) with a rear active surface (52) and a front active surface (51), and - wherein the rear active surface (52) of the multiplier valve (50) with the eccentric hydraulic chamber (43) and the front active surface (51) of the multiplier valve (50) the front hydraulic chamber portion (13) are in hydraulic operative connection, such that when the multiplier valve (50) open hydraulic fluid from the exzentri Hydraulic chamber (43) in the front hydraulic chamber portion (13) flows, characterized in that optionally one or more of the following features are provided: - at least one guide ring (60) which is arranged on the outer circumference of the multiplier valve (50) and in operative connection with the housing (45) of the valve arrangement (40), - at least one sealing ring (61) which is arranged on the outer circumference of the multiplier valve (50) and in operative connection with the housing (45) of the valve arrangement (40) - at least one Seal member (62) in the region of the passage gap (53) of the multiplier valve (50) is arranged, which is in operative connection with the housing (45) of the valve assembly (40).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdämpfen von Druckkräften in Form einer auch bei dynamischer Stoßbelastung reversibel ausgestalteten Stoßsicherung.The present invention relates to a device for damping compressive forces in the form of a reversible designed even with dynamic shock load shock protection.
Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist es bekannt, zwischen den einzelnen Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges Stoßsicherungen, z. B. in Gestalt von sogenannten Stoßfängern, einzusetzen. Diese Bauelemente sind derart konstruiert, dass sie im Fall eines Zusammenstoßens mit einem festen oder einem beweglichen Hindernis, beispielsweise einem weiteren Wagenkasten, Energie aufnehmen und dadurch Beschädigungen am Fahrzeug oder der Ladung verhindern sollen. Derartige Stoßfänger finden vor allem an Schienenfahrzeugen Verwendung, wobei meistens ein oder zwei an den Stirnseiten angebrachte Konstruktionsteile eingesetzt werden, die den Zweck haben, die auf das Schienenfahrzeug in dessen Längsrichtung von außen einwirkenden waagerechten Druckkräfte aufzunehmen.From rail vehicle technology, it is known between the individual car bodies of a multi-unit vehicle shock protection, z. B. in the form of so-called bumpers to use. These components are designed to absorb energy in the event of a collision with a fixed or a movable obstacle, such as another car body, thereby preventing damage to the vehicle or the load. Such bumpers are mainly used on rail vehicles, wherein usually one or two attached to the end faces construction parts are used, which have the purpose to absorb the horizontal force acting on the rail vehicle in the longitudinal direction from the outside pressure forces.
Hierbei kommen im Wesentlichen zwei Arten von Stoßfängern an Schienenfahrzeugen zum Einsatz. Sogenannte Zentralpuffer stellen eine Stoßsicherung dar, die in der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet ist, so dass sich an jeder Stirnseite des Schienenfahrzeuges nur ein Puffer in der Mitte der Kopfschwelle befindet. Weiterhin sind sogenannte Seitenpuffer bekannt, bei denen sich jeweils zwei Puffer an der Stirnseite des Schienenfahrzeuges befinden.Essentially, two types of bumpers are used on rail vehicles. So-called central buffer represent a shock absorber, which is arranged in the longitudinal axis of the vehicle, so that there is only one buffer in the middle of the head restraint on each end face of the rail vehicle. Furthermore, so-called page buffer are known in which two buffers are located on the front side of the rail vehicle.
Aus der Schienenfahrzeugtechnik ist bekannt, beispielsweise bei einem mehrgliedrigen Schienenfahrzeug die einzelnen Wagenkästen mit Seitenpuffern (auch „UIC-Puffern” genannt) auszurüsten, insbesondere dann, wenn die Wagenkästen nicht über ein Drehgestell miteinander verbunden sind und somit im Fahrbetrieb der Abstand zweier miteinander gekoppelter Wagenkästen variieren kann. Derartige Seitenpuffer dienen dazu, die im normalen Fahrbetrieb beispielsweise beim Abbremsen auftretenden Stöße aufzunehmen und abzudämpfen.From rail vehicle technology is known, for example, in a multi-unit rail vehicle, the individual car bodies with side buffers (also called "UIC buffers") equip, especially if the car bodies are not connected to each other via a bogie and thus in driving the distance between two mutually coupled car bodies can vary. Such page buffers serve to absorb and dampen the shocks occurring during normal driving, for example during braking.
Um sowohl ein gutes Einfederverhalten des Puffers bei quasistatischem Einfedern als auch bei dynamischer Beanspruchung zu erreichen, ist es bekannt, sogenannte gashydraulische Dämpfungseinrichtungen einzusetzen, die aus einer Kombination einer Gasdruckfeder mit einem hydraulischen Überströmsystem bestehen. Bei statischem bzw. quasistatischem Einfedern eines solchen herkömmlichen gashydraulischen Puffers wird Gas, in der Regel Stickstoff, innerhalb des Gasdruckfederteils des Puffers komprimiert und erzeugt so eine Gegenkraft auf einen mit dem Puffer verbundenen Pufferteller. Bei Nachlassen der von außen auf den Puffer einwirkenden Kraft bewirkt die Gasfeder somit durch anschließende Expansion des Gases den sogenannten Rückhub, also Wiederausfedern des Puffers.In order to achieve both a good compression behavior of the buffer in quasi-static compression and dynamic loading, it is known to use so-called gas-hydraulic damping devices, which consist of a combination of a gas spring with a hydraulic overflow system. In static or quasi-static compression of such a conventional gas-hydraulic buffer gas, usually nitrogen, is compressed within the gas pressure spring part of the buffer and thus generates a counter force on a buffer plate connected to the buffer. As the force acting on the outside of the buffer decreases, the gas spring thus effects the so-called return stroke by subsequent expansion of the gas, that is to say rebounding of the buffer.
Bei dynamischer Beanspruchung eines solchen herkömmlichen gashydraulischen Dämpfers sorgt zusätzlich durch einen Drosselspalt strömendes Hydrauliköl bzw. anderweitige Hydraulikflüssigkeit dafür, dass durch den während des Strömungsvorganges auftretenden Druckabfall über dem Drosselspalt eine einer dynamischen Kraftkurve folgende hydraulische Gegenkraft erzeugt wird, die gegen die die Einfederung bewirkende Stoßkraft wirkt. Bei derartigen gashydraulischen Dämpferkombinationen ist es wünschenswert, ein Überströmen der Hydraulikflüssigkeit über den Drosselspalt gegen den Druck der Gasfeder erst dann zu erlauben, wenn eine gewisse Mindestkraft beim Einfedern überschritten ist, um den Anteil der Gasfeder an der Gesamtfederung vor allem im statischen Belastungsfall nicht zu schmälern. Es ist daher bekannt, sogenannte Multiplikatorventile vorzusehen, die derart angeordnet sind, dass auf die größere Wirkfläche des Multiplikatorventils („Multiplikatorfläche”) direkt oder indirekt der in dem Gasraum der Gasdruckfeder herrschende Druck einwirkt und ein solches Multiplikatorventil durch diesen direkt oder indirekt wirkenden Gasdruck in seinen Ventilsitz gepresst wird. Die kleinere Wirkfläche des Multiplikatorventils, d. h. auf der entgegengesetzten Seite, steht dann in Wirkverbindung mit dem Hydraulikanteil des herkömmlichen gashydraulischen Dämpfers. Erst wenn – beispielsweise in Folge einer quasi statischen Einfederung des Puffers durch einen Stoß – der Druck in der Hydraulikflüssigkeit ein Vielfaches, beispielsweise das Fünffache des Gasdruckes beträgt, ist dieser hohe Druck im Stande, durch Einwirken auf die kleine Wirkfläche des Multiplikatorventils dieses soweit aus seinem Sitz zu verschieben, dass ein Durchlassspalt freigegeben wird, durch welchen die Hydraulikflüssigkeit beispielsweise in ein Hydraulikreservoir einströmen kann. Durch den Einsatz eines solchen Multiplikatorventils wird also insbesondere erreicht, dass der Gasdruck im Gasraum der Gasdruckfeder bei vollständig ausgefedertem Puffer relativ niedrig gehalten werden kann. Dadurch ist es möglich, eine günstige statische Kennlinie des Gasdruckfederanteils der gashydraulischen Dämpfungsvorrichtung zu erhalten.In dynamic stress of such a conventional gas-hydraulic damper additionally through a throttle gap flowing hydraulic oil or other hydraulic fluid ensures that a dynamic force curve following a hydraulic counterforce is generated by the pressure drop occurring during the flow process over the throttle gap, which acts against the compression effecting impact force , In such gas-hydraulic damper combinations, it is desirable to allow an overflow of the hydraulic fluid through the throttle gap against the pressure of the gas spring only when a certain minimum force is exceeded during compression to not diminish the proportion of the gas spring to the overall suspension, especially in the static load case , It is therefore known to provide so-called multiplier valves, which are arranged in such a way that the larger effective area of the multiplier valve ("multiplier area") acts directly or indirectly on the pressure prevailing in the gas space of the gas spring and such a multiplier valve is actuated by this directly or indirectly acting gas pressure his valve seat is pressed. The smaller effective area of the multiplier valve, d. H. on the opposite side, is then in operative connection with the hydraulic portion of the conventional gas-hydraulic damper. Only when - for example, as a result of a quasi-static deflection of the buffer by a shock - the pressure in the hydraulic fluid is a multiple, for example, five times the gas pressure, this high pressure is able by acting on the small effective surface of the multiplier this far as from his Move seat, that a passage gap is released, through which the hydraulic fluid can flow, for example, in a hydraulic reservoir. By using such a multiplier valve is thus achieved in particular that the gas pressure in the gas space of the gas spring can be kept relatively low at fully ausgefedertem buffer. This makes it possible to obtain a favorable static characteristic of the gas spring portion of the gas-hydraulic damping device.
Die Kombination einer hydraulischen Drosseleinrichtung beispielsweise in Form eines Drosseldorns mit einem solchen Multiplikatorventil führt bei den bekannten Pufferanordnungen jedoch zu einer verhältnismäßig voluminösen Bauform, da der Drosseldorn auf einer Mittenachse des Pufferzylinders angeordnet wird und das Multiplikatorventil den Überströmbereich hinter dem Drosseldorn vollständig umgibt, Um eine dementsprechend große gasdruckfederseitige Wirkfläche aufweisen zu können, muss das Volumen des Multiplikatorventils somit deutlich größer sein als der Überströmbereich, in welchen die Hydraulikflüssigkeit aus der hinteren Hydraulikkammer über den vom Drosseldorn gebildeten Drosselspalt strömt.The combination of a hydraulic throttle device, for example in the form of a throttle mandrel with such a multiplier valve leads to a relatively bulky design in the known buffer arrangements, since the throttle mandrel is arranged on a center axis of the buffer cylinder and the multiplier valve completely surrounds the overflow behind the throttle mandrel, to a accordingly To be able to have large effective gas pressure spring side effective area, the volume of the multiplier valve thus clearly be greater than the overflow area, in which the hydraulic fluid flows from the rear hydraulic chamber via the throttle gap formed by the throttle mandrel.
Infolgedessen muss bei der herkömmlichen Vorrichtung ein Multiplikatorventil vorgesehen werden, welches durch sein großes Bauvolumen einen großen Materialaufwand erfordert und zudem schwierig zu konstruieren ist.As a result, a multiplier valve must be provided in the conventional device, which requires a large amount of material due to its large volume of construction and also difficult to construct.
Aus der
Die Vorrichtung zum Abdämpfen von Druckkräften, die eine in einem Endbereich eines Hohlkolbens ausgebildete Ventilanordnung mit einem Überströmbereich aufweist, umfasst ein Multiplikatorventil, das einen über mindestens einen Kanal mit dem Überströmbereich verbundenen exzentrisch angeordneten Hydraulikraum mit seiner hinteren Wirkfläche (Eingangsfläche) verschließt, wobei das Multiplikatorventil seinerseits in Bezug auf die Mittenachse des Hohlkolbens exzentrisch angeordnet ist.The device for damping compressive forces, which has a valve arrangement with an overflow region formed in an end region of a hollow piston, comprises a multiplier valve which closes off an eccentrically arranged hydraulic chamber connected to the overflow region via at least one channel with its rear effective surface (input surface), wherein the multiplier valve in turn, is arranged eccentrically with respect to the center axis of the hollow piston.
Der Hohlkolben der Vorrichtung ist dabei relativ zu einem ihn aufnehmenden Zylinder teleskopartig entlang dessen Mittenachse verschiebbar, wobei die Ventilanordnung an dem Endbereich des Hohlkolbens dazu dient, eine in dem aufnehmenden Zylinder ausgebildete Hydraulikkammer in einen hinteren Hydraulikkammerbereich und einen vorderen Hydraulikkammerbereich zu unterteilen. In dem Hohlkolben ist weiterhin an seinem der Ventilanordnung entgegengesetzten Ende ein Gasraum ausgebildet, der mittels eines Trennkolbens von dem vorderen Hydraulikkammerbereich getrennt ist. Der Trennkolben ist ebenfalls entlang der Mittenachse beweglich angeordnet.The hollow piston of the device is telescopically displaceable relative to a cylinder receiving it along its center axis, wherein the valve arrangement at the end portion of the hollow piston serves to subdivide a hydraulic chamber formed in the receiving cylinder into a rear hydraulic chamber portion and a front hydraulic chamber portion. In the hollow piston, a gas space is further formed at its end opposite the valve arrangement, which is separated by a separating piston from the front hydraulic chamber area. The separating piston is also movably arranged along the center axis.
Beim Einfedern, d. h. beim Einschieben des Hohlkolbens in den Zylinder beispielsweise infolge eines Stoßes wird die in der hinteren Hydraulikkammer befindliche Hydraulikflüssigkeit mit Druck beaufschlagt und strömt infolgedessen in den Überströmbereich der Ventilanordnung und von dort über den mindestens einen Kanal in den exzentrischen Hydraulikraum an der Eingangsseite des Multiplikatorventils. In diesem Fall herrscht dann in der hinteren Hydraulikkammer, im Überströmbereich sowie in dem exzentrischen Hydraulikraum der gleiche Druck.During compression, d. H. upon insertion of the hollow piston into the cylinder, for example as a result of a shock, the hydraulic fluid in the rear hydraulic chamber is pressurized and consequently flows into the overflow region of the valve assembly and from there via the at least one channel into the eccentric hydraulic chamber on the input side of the multiplier valve. In this case, the same pressure then prevails in the rear hydraulic chamber, in the overflow area and in the eccentric hydraulic space.
In dem vorderen Hydraulikkammerbereich, d. h. in dem ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Raum zwischen dem Trennkolben und der Ausgangsfläche des Multiplikatorventils herrscht infolge der freien Beweglichkeit des Trennkolbens der gleiche Druck wie innerhalb des Gasraumes auf der anderen Seite des Trennkolbens. Übersteigt der Druck in dem exzentrischen Hydraulikraum an der Eingangsseite des Multiplikatorventils multipliziert mit dem Auslegungsfaktor des Multiplikatorventils den Druck in der vorderen Hydraulikkammer, d. h. ist dieser in dem exzentrischen Hydraulikraum herrschende Druck groß genug, um das Multiplikatorventil gegen den in der vorderen Hydraulikkammer herrschenden Druck aus seinem Ventilsitz herauszudrücken, so entsteht am Multiplikatorventil ein Durchlassspalt, durch welchen Hydraulikflüssigkeit aus dem exzentrischen Hydraulikraum, d. h. also auch aus der hinteren Hydraulikkammer in die vordere Hydraulikkammer strömen kann. Infolge des raumfordernden Prozesses bewegt sich der Trennkolben weiter in den Gasraum hinein und komprimiert das darin enthaltene Gas.In the front hydraulic chamber area, d. H. in the likewise filled with hydraulic fluid space between the separating piston and the output surface of the multiplier valve prevails due to the free movement of the separating piston, the same pressure as within the gas space on the other side of the separating piston. When the pressure in the eccentric hydraulic space at the input side of the multiplier valve multiplied by the design factor of the multiplier valve exceeds the pressure in the front hydraulic chamber, that is, the pressure in the eccentric hydraulic chamber. H. If this pressure prevailing in the eccentric hydraulic space is high enough to push the multiplier valve out of its valve seat against the pressure prevailing in the front hydraulic chamber, a passage gap arises at the multiplier valve, through which hydraulic fluid from the eccentric hydraulic chamber, i. H. So also from the rear hydraulic chamber in the front hydraulic chamber can flow. As a result of the space-demanding process, the separating piston moves further into the gas space and compresses the gas contained therein.
Durch das Vorsehen des exzentrischen Hydraulikraums zusätzlich zu dem Überströmbereich ist es somit möglich, das Multiplikatorventil exzentrisch derart anzuordnen, dass es den Überströmbereich selbst nicht umgeben muss. Hierdurch wird eine beträchtliche Reduzierung des Volumens des Multiplikatorventils erzielt, was zudem seine Konstruktion vereinfacht. Durch die außermittige Anordnung des Multiplikatorventils in der Ventilanordnung ergibt sich neben der einfachen und kostengünstigen Bauweise der weitere Vorteil, einen Drosseldorn an der Vorrichtung zum Abdämpfen von Druckkräften vorsehen zu können, ohne dass der Einsatz des Multiplikatorventils zu einer voluminösen Bauweise führen würde. Hieraus ergibt sich als Konsequenz, dass durch den sehr geringen benötigten Bauraum die Gesamtlänge der Dämpfungsvorrichtung nicht vergrößert werden muss. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist auch vorgesehen, den einen Drosseldorn am Zylinder in dessen Mittelachse derart zu befestigen, dass dieser Drosseldorn in den Überströmbereich der Ventilanordnung hineinragt. In diesem Verbindungsbereich zwischen der hinteren Hydraulik-kammer und dem Überströmbereich wird demnach ein Drosselspalt, in der Regel ein ringförmiger Drosselspalt ausgebildet. Aus der hinteren Hydraulikkammer verdrängte Hydraulikflüssigkeit strömt somit durch diesen zwischen dem Drosseldorn und dem Überströmbereich gebildeten Drosselspalt, wobei der resultierende Druckabfall primär vom Spaltquerschnitt abhängt. Dringt der Hohlkolben weiter in den Zylinder ein, verschiebt sich infolgedessen auch die am Endbereich des Hohlkolbens ausgebildete Ventilanordnung weiter in den Zylinder hinein, wodurch der Drosseldorn tiefer in den Überströmbereich der Ventilanordnung eindringt. Durch eine speziell angepasste Formgebung des Drosseldorns verringert sich der Querschnitt des Drosselspaltes beim Eindringen des Drosseldornes, d. h. der Spaltquerschnitt des Drosselspaltes wird umso kleiner, je tiefer der Drosseldorn in den Überströmbereich der Ventilanordnung eindringt.By providing the eccentric hydraulic space in addition to the overflow region, it is thus possible to arrange the multiplier valve eccentrically such that it does not have to surround the overflow region itself. This achieves a significant reduction in the volume of the multiplier valve, which also simplifies its design. The eccentric arrangement of the multiplier valve in the valve assembly results in addition to the simple and inexpensive construction of the further advantage of being able to provide a throttle mandrel on the device for damping compressive forces without the use of the multiplier valve would lead to a bulky design. It follows as a consequence that the total length of the damping device does not have to be increased due to the very small space required. In the described embodiment, it is also provided to fasten the one throttle mandrel to the cylinder in its center axis in such a way that this throttle mandrel projects into the overflow region of the valve arrangement. In this connection region between the rear hydraulic chamber and the overflow region, therefore, a throttle gap, usually an annular throttle gap is formed. Hydraulic fluid displaced from the rear hydraulic chamber thus flows through this throttle gap formed between the throttle mandrel and the overflow region, the resulting pressure drop primarily depending on the gap cross section. As a result, if the hollow piston penetrates further into the cylinder, the valve arrangement formed on the end region of the hollow piston also shifts further into the cylinder, as a result of which the throttle mandrel penetrates deeper into the overflow region of the valve arrangement. By a specially adapted shape of the throttle mandrel reduces the cross section of the throttle gap during penetration of the throttle mandrel, d. H. The gap cross-section of the throttle gap is the smaller, the deeper the throttle mandrel penetrates into the overflow region of the valve assembly.
Durch diese konstruktive Maßnahme wird der Tatsache Rechnung getragen, dass während eines Stoßabsorptionsvorganges durch die Dämpfungsvorrichtung infolge der Energieabsorption die Relativgeschwindigkeit der aufeinanderstoßenden Fahrzeuge über den zeitlichen Verlauf des Stoßvorganges abnimmt. Während eines solchen Stoßvorganges reduziert sich daher durch das Abbremsen der Fahrzeugmassen auch die Eindrückgeschwindigkeit, d. h. die Einfederungsgeschwindigkeit des Dämpfers. Neben der Abhängigkeit von weiteren Größen lassen sich die dabei auftretenden hydraulischen Kräfte als Funktion aus dem Drosselspaltquerschnitt und der Eindrückgeschwindigkeit, d. h. Einfederungsgeschwindigkeit der Dämpfungsvorrichtung beschreiben. Dadurch, dass der Drosseldorn ausgebildet ist, durch seine Formgebung den Drosselspaltquerschnittabhängig von seiner Eindringtiefe in den Überströmbereich der Ventilanordnung zu verringern, kann durch die während des Einfedervorganges abnehmende Geschwindigkeit, mit welcher der Drosseldorn in den Überströmbereich eindringt, die auftretende hydraulische Kraft weitestgehend konstant gehalten werden. Gleichzeitig sorgt die Kombination mit dem exzentrisch angeordneten Multiplikatorventil dafür, dass sich auch in diesem Fall der Kombination mit einem Drosseldorn bei einfacher Anordnung und geringem Bauvolumen gleichsam eine definierte statische Kennlinie der Dämpfungsvorrichtung ergibt. By this constructive measure, the fact is taken into account that decreases during a shock absorption process by the damping device due to the energy absorption, the relative speed of the colliding vehicles over the time course of the impact process. During such a shock process, therefore, the braking speed of the vehicle masses also reduces the indentation speed, ie the compression speed of the damper. In addition to the dependence on other variables, the occurring hydraulic forces can be described as a function of the throttle gap cross section and the Eindrückgeschwindigkeit, ie compression speed of the damping device. The fact that the throttle mandrel is formed by its shape to reduce the Drosselspaltquerschnittabhängig of its penetration into the overflow region of the valve assembly, can be kept largely constant by the decreasing during the Einfedervorganges speed at which the throttle mandrel penetrates into the overflow area, occurring hydraulic force , At the same time, the combination with the eccentrically arranged multiplier valve ensures that even in this case, the combination with a throttle mandrel results in a simple arrangement and low construction volume, as it were, a defined static characteristic of the damping device.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung ferner ein Rückschlagventil aufweist, wobei das Rückschlagventil derart angeordnet ist, dass es ein Rückströmen der Hydraulikflüssigkeit aus dem vorderen Hydraulikkammerbereich in den Überströmbereich bzw. aus dem vorderen Hydraulikkammerbereich in den hinteren Hydraulikkammerbereich genau dann ermöglicht, wenn der Druck im vorderen Hydraulikkammerbereich größer ist als der Druck im Überströmbereich bzw. der Druck im hinteren Hydraulikkammerbereich. Durch eine solche Lösung mit Rückschlagventil ist es möglich, das Wiederausfedern der Dämpfungsvorrichtung, den sogenannten Rückhub, dergestalt zu regulieren, dass dieser Rückhub schnell erfolgen kann, ohne dass sich im Belastungsfall, also beim Einfedern durch diesen Rückhubkanal eine Bypass-Möglichkeit, also eine Umgehungsmöglichkeit der Hydraulikflüssigkeit aus dem Überströmbereich am Multiplikatorventil vorbei in die vordere Hydraulikkammer ergäbe.Furthermore, it is provided that the valve assembly further comprises a check valve, wherein the check valve is arranged such that it allows a return flow of the hydraulic fluid from the front hydraulic chamber portion in the overflow region and from the front hydraulic chamber portion in the rear hydraulic chamber area exactly when the pressure in the front hydraulic chamber area is greater than the pressure in the overflow area or the pressure in the rear hydraulic chamber area. By such a solution with a check valve, it is possible to regulate the rebounding of the damping device, the so-called return stroke, that this return stroke can be done quickly, without in case of load, so during compression by this return stroke a bypass option, ie a bypass option the hydraulic fluid from the overflow at the multiplier valve over would result in the front hydraulic chamber.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Flächenverhältnis zwischen der vorderen Wirkfläche, also der Ausgangsfläche des Multiplikatorventils und der hinteren Wirkfläche, also der Eingangswirkfläche des Multiplikatorventils derart gewählt ist, dass zum Öffnen des Multiplikatorventils in dem exzentrischen Ringraum der Druck ein Vielfaches des Druckes betragen muss, welcher im vorderen Hydraulikkammerbereich herrscht. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, diesen Multiplikationsfaktor des Multiplikatorventils in einem Bereich zwischen zwei und acht, beispielsweise auf fünf festzulegen, was bedeutet, dass im exzentrischen Ringraum jeweils ein Wert des Druckes, der im vorderen Hydraulikkammerbereich vorliegt, multipliziert mit diesem Multiplikationsfaktor herrschen muss, um das Multiplikatorventil aus seinem Ventilsitz in seine Öffnungsposition zu verschieben. Im gewählten Beispiel, d. h. wenn der Multiplikationsfaktor auf fünf festgelegt ist, muss also im exzentrischen Ringraum mindestens das Fünffache des Druckes herrschen, der im vorderen Hydraulikkammbereich vorliegt, um das Multiplikatorventil zu öffnen. Durch die freie Beweglichkeit des Trennkolbens innerhalb des Hohlkolbens herrscht im vorderen Hydraulikkammerbereich derselbe Druck wie im Gasraum. Folglich bedeutet dies, dass innerhalb der Gasfeder, also im Gasraum, ein Druck, der dem Druck in der hinteren Hydraulikkammer multipliziert mit dem Kehrwert des Multiplikationsfaktors entspricht, ausreicht, um das Multiplikatorventil in seinem Ventilsitz, d. h. in der Geschlossen-Position zu halten und somit ein frühzeitiges Überströmen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Überströmbereich in die vordere Hydraulikkammer zu verhindern. Im gewählten Beispiel eines Multiplikationsfaktors von fünf bedeutet dies also, dass ein Fünftel des Druckes, der in der hinteren Hydraulikkammer herrscht, innerhalb der Gasfeder ausreicht, um das Multiplikatorventil geschlossen zu halten. Hierdurch kann der Fülldruck des Gasraumes erheblich niedriger bemessen werden, als wenn kein Multiplikatorventil vorgesehen wäre.Furthermore, it may be provided that the area ratio between the front active surface, ie the output surface of the multiplier valve and the rear effective surface, ie the input effective area of the multiplier valve, is selected such that the pressure must be a multiple of the pressure in order to open the multiplier valve in the eccentric annulus , which prevails in the front hydraulic chamber area. In this case, it is particularly advantageous to set this multiplication factor of the multiplier valve in a range between two and eight, for example to five, which means that in the eccentric annulus a value of the pressure prevailing in the front hydraulic chamber area multiplied by this multiplication factor must prevail, to move the multiplier valve from its valve seat to its open position. In the example chosen, d. H. if the multiplication factor is set to five, then in the eccentric annulus at least five times the pressure prevailing in the front hydraulic comb area must exist to open the multiplier valve. Due to the free mobility of the separating piston within the hollow piston prevails in the front hydraulic chamber area the same pressure as in the gas space. Consequently, this means that within the gas spring, ie in the gas space, a pressure that corresponds to the pressure in the rear hydraulic chamber multiplied by the reciprocal of the multiplication factor, sufficient to the multiplier valve in its valve seat, d. H. To keep in the closed position and thus to prevent premature overflow of hydraulic fluid from the overflow into the front hydraulic chamber. In the chosen example of a multiplication factor of five, this means that one-fifth of the pressure prevailing in the rear hydraulic chamber is sufficient within the gas spring to keep the multiplier valve closed. As a result, the filling pressure of the gas space can be made considerably lower than if no multiplier valve were provided.
Hinsichtlich des Gasraumes ist es vorgesehen, dass dieser mit. einem unter Überdruck stehenden Gas gefüllt ist. Dieses unter Überdruck stehende Gas kann insbesondere Stickstoff sein. Durch die Wahl des Gases und dessen damit verbundenen thermodynamischen Eigenschaften sowie mit der Wahl des Überdruckes kann damit in vorteilhafter Weise die statische Kennlinie der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abdämpfen von Druckkräften beeinflusst werden.With regard to the gas space, it is intended that this with. a gas under pressure is filled. This pressurized gas may in particular be nitrogen. By choosing the gas and its associated thermodynamic properties as well as with the choice of overpressure, the static characteristic of the device according to the invention for damping pressure forces can be influenced in an advantageous manner.
Weiterhin ist es vorgesehen, den Hohlkolben mit mindestens einem Hohlkolben Dichtungselement zu versehen, wobei dieses Hohlkolben-Dichtungselement derart ausgebildet ist, dass es während des Verschiebens des Hohlkolbens innerhalb des Zylinders ein Abdichten des Innenraums gegenüber dem Außenraum gewährleistet. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, auch den Trennkolben mit mindestens einem Trennkolben-Dichtungselement auszustatten, welches gleichsam neben seiner dichtenden Eigenschaften beispielsweise mittels Abstreifringen ein Abstreifen von Hydraulikflüssigkeit gewährleistet, wenn der Trennkolben innerhalb des Hohlkolbens verschoben wird. Hierdurch wird das Gas innerhalb des Gasraumes in seiner Reinheit möglichst wenig beeinträchtigt, was zu einer besseren Langlebigkeit der Vorrichtung beiträgt und es ermöglichen kann, die notwendig sein, den betriebsbedingten Einfederweg der Vorrichtung zum Abdämpfen von Druckkräften durch eine hohe Vorspannung des Gasfederanteils zu begrenzen, um im Falle eines Abbremsens des Schubverbandes miteinander gekoppelter spurgeführter Fahrzeuge den Ruck der bei einer plötzlichen Bremsung in Zugrichtung belasteten Kupplungseinrichtungen derart zu begrenzen, dass eine Beschädigung der Kupplungseinrichtungen wie beispielsweise ein Abreißen von Kupplungszughaken oder dergleichen vermieden werden kann.Furthermore, it is provided to provide the hollow piston with at least one hollow piston sealing element, said hollow piston sealing element is designed such that it ensures during the displacement of the hollow piston within the cylinder, a sealing of the inner space relative to the outer space. Furthermore, it can also be provided to equip the separating piston with at least one separating piston sealing element, which, in addition to its sealing properties, ensures stripping of hydraulic fluid, for example by means of scraper rings, when the separating piston is displaced within the hollow piston. As a result, the gas within the gas space is affected as little as possible in its purity, resulting in a better Longevity of the device contributes and make it possible to be necessary to limit the operational compression travel of the device for damping compressive forces by a high bias of the gas spring component, in the event of slowing down the Schubverbandes coupled track-guided vehicles the jolt of a sudden braking in Towing loaded coupling devices to limit such that damage to the coupling devices such as tearing off of coupling hooks or the like can be avoided.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Funktionsweise des Multiplikatorventils gemäss der beschriebenen Vorrichtung zu verbessern.The object of the invention is to improve the operation of the multiplier valve according to the described device.
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bereitgestellt.The solution of the problem is provided by the features of claim 1.
Durch diese Maßnahmen wird eine bessere Funktionalität der Vorrichtung gewährleistet. Insbesondere im Hinblick auf die zuverlässige Ausführung des Multiplikatorventils wird vorteilhafterweise vorgeschlagen, dieses mit Führungsringen zu versehen, so dass ein Herausdrücken aus dem Ventilsitz zuverlässig ausführbar ist. Dadurch werden zuverlässig die Geschlossen-Position und die geöffnete Position des Multiplikatorventils erreicht.These measures ensure better functionality of the device. In particular, with regard to the reliable design of the multiplier valve is advantageously proposed to provide this with guide rings, so that a squeezing out of the valve seat is reliably executable. This reliably reaches the closed position and the open position of the multiplier valve.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, zwei Führungsringe vorzusehen, die in einem Abstand zueinander angeordnet ist. So ist eine sachgerechte Lagerung und Bewegung des Multiplikatorventils gewährleistet. Die Anordnung eines Dichtungsrings, vorzugsweise eines O-Rings, gewährleistet eine zuverlässige Abdichtung.A particularly advantageous embodiment provides to provide two guide rings, which is arranged at a distance from each other. This ensures proper storage and movement of the multiplier valve. The arrangement of a sealing ring, preferably an O-ring, ensures a reliable seal.
Anstelle einer bisher vorgesehenen Übergangspassung ist im Bereich des Durchlassspalts des Multiplikatorventils ein Dichtungsring vorgesehen. Der Durchlassspalt ist dafür vorgesehen, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem exzentrischen Hydraulikraum, d. h. also auch aus der hinteren Hydraulikkammer in die vordere Hydraulikkammer strömen kann. Um den Belastungen Stand zu halten, wird vorteilhafterweise vorgeschlagen, diesen aus einem Hochleistungs-Elastomer auszuwählen. Hierfür eignet sich insbesondere HYTREL (® eine Marke der Fa. DuPont). Dieses Material zeichnet sich durch eine niedrige Biegeermüdung und hohe Beanspruchbarkeit aus. Reiß- und Weiterreißfestigkeit sind hoch, und es ist kriech- und abriebfest. Die notwendige Festigkeit und Steifigkeit, die für einen solchen Einsatz von Dichtungen notwendig ist, ist gegeben. Vorteilhafterweise können Dichtungsringe aus vergleichbaren Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften verwendet werden.Instead of a previously provided transition fit, a sealing ring is provided in the region of the passage gap of the multiplier valve. The passage gap is provided for allowing hydraulic fluid to flow from the eccentric hydraulic chamber, ie also from the rear hydraulic chamber, into the front hydraulic chamber. In order to withstand the stresses, it is advantageously proposed to select it from a high-performance elastomer. HYTREL ( ® is a trademark of DuPont) is particularly suitable for this purpose. This material is characterized by low bending fatigue and high strength. Tear and tear resistance are high, and it is creep and abrasion resistant. The necessary strength and rigidity necessary for such use of seals is given. Advantageously, sealing rings of comparable materials with comparable properties can be used.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following description, the claims and the drawings.
Es zeigen:Show it:
Ein Trennkolben
Bei einem Verschieben des Hohlkolbens
Ein Drosseldorn
Funktionsweise:Functionality:
Bei einem Kompressionsvorgang der Vorrichtung
Bei genügend großem Druck, d. h. bei einem entsprechend ausreichenden Druckverhältnis zwischen dem Druck im exzentrischen Hydraulikraum
Bei einem Einströmen von Hydraulikflüssigkeit über den Kanal
Damit eine leichte und genaue Funktionsweise des Multiplikatorventils
Ein Rückstellen des Multiplikatorventils
Wenn beim Öffnen des Multiplikatorventils
Im Bereich des Durchlassspalts
Um eine Rückströmmöglichkeit der Hydraulikflüssigkeit aus dem vorderen Hydraulikkammerbereich
Die Erfindung ist nicht auf die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind entsprechende Modifikationen denkbar.The invention is not limited to the embodiments described with reference to the accompanying drawings. Rather, appropriate modifications are conceivable.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Mittenachsemid-axis
- 1010
- Zylinder, insbesondere KreiszylinderCylinder, in particular circular cylinder
- 1111
- Hydraulikkammerhydraulic chamber
- 1212
- hinterer Hydraulikkammerbereich der Hydraulikkammerrear hydraulic chamber area of the hydraulic chamber
- 1313
- vorderer Hydraulikkammerbereich der Hydraulikkammerfront hydraulic chamber portion of the hydraulic chamber
- 2020
- Hohlkolbenhollow piston
- 2121
- Gasraumheadspace
- 2222
- erstes Hohlkolben-Dichtungselementfirst hollow piston sealing element
- 2323
- zweites Hohlkolben-Dichtungselementsecond hollow piston sealing element
- 2424
- nicht eingeschobener Außenbereich des Hohlkolbensnot inserted outer area of the hollow piston
- 2525
- Trennkolbenseparating piston
- 2626
- Trennkolben-DichtungselementSeparating piston seal element
- 2727
- Füllventilfilling valve
- 3030
- Drosseldornthrottle Dorn
- 3131
- Drosselspaltthrottle gap
- 3232
- Rückschlagventilcheck valve
- 4040
- Ventilanordnungvalve assembly
- 4141
- Überströmbereich der VentilanordnungOverflow area of the valve arrangement
- 4242
- Kanal des ÜberströmbereichsChannel of overflow area
- 4343
- exzentrischer Hydraulikraumeccentric hydraulic space
- 4545
- Gehäuse der VentilanordnungHousing of the valve assembly
- 5050
- Multiplikatorventilmultiplier valve
- 5151
- vordere Wirkfläche des Multiplikatorventilsfront effective area of the multiplier valve
- 5252
- hintere Wirkfläche des Multiplikatorventilsrear effective area of the multiplier valve
- 5353
- Durchlassspalt des MultiplikatorventilsPassage gap of the multiplier valve
- 6060
- Führungsringguide ring
- 6161
- Dichtungsringsealing ring
- 6262
- Dichtungselementsealing element
- 100100
- Vorrichtungcontraption
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2535237 A1 [0009] EP 2535237 A1 [0009]
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---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |