DE2410166B2 - Hydraulische Schwingungsdämpferanordnung mit zwei parallel angeordneten Schwingungsdämpfern, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schwingungsdämpferanordnung mit zwei parallel angeordneten Schwingungsdämpfern, insbesondere für Schienenfahrzeuge, wobei jeder Schwingungsdämpfer einen in einem ölgefüllten Arbeitszylinder von außen verschiebbaren Arbeitskolben enthält, der einen deckeI-seitigen und einen bodenseitigen Arbeitsraum vonein ander trennt, und wobei die Arbeitsräume eines Schwingungsdämpfers durch Einrichtungen im Arbeitekolben und/oder im Arbeitszylinder in beiden Richtungen verbindbar sind und die Arbeitsräume beider

to Schwingungsdämpfer durch Leitungen kreuzweise miteinander verbunden sind.

Stabilisierungseinrichtungen dieser Art sind aus dein DE-AS 1014147 und 11 76 693 bekannt Bei waagerechter Anordnung der Schwingungsdämpfer zwischen

is Drehgestell und Wagenkasten lassen sich Quer- oder Längsbewegungen bzw. -schwingungen und Drehbewegungen bzw. -schwingungen des Drehgestells unabhängig voneinander dämpfen und stabilisieren. Das Schwingungsdämpferpaar hat die Eigenart daß die Entleerung und Füllung der Arbeitsräume bei Verschiebungen der Arbeitskolben entweder durch die kreuzweisen Leitungen oder durch die Einrichtungen im Arbeitskolben oder im Arbeitszylinder erfolgt, je nachdem, ob eine gleichsinnige oder eine wechselseitige Verschiebung der Arbeitskolben vorliegt Beide Veischiebungsarten können dabei unabhängig voneinander durch entsprechende Bemessung von Drosselwiderständen in den kreuzweisen Leitungen und im Arbeitskolben bzw. Arbeitszylinder verschieden stark gedämpft werden. Bei senkrechter Anordnung der Schwingungsdämpfer zwischen Drehgestell und Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges lassen sich Tauchbewegungen bzw. -schwingungen und Wankbewegungen bzw. -schwingungen des Wagenkastens unabhängig voneinander dämpfen und stabilisieren.

Bei der aus der DE-AS 1176 693 bekannten Stabilisierungseinrichtung sind zur Dämpfung der wechselseitigen Verschiebungen der Arbeitskolben in jedem Schwingungsdämpfer der deckelseitige und der bodenseitige Arbeitsraum direkt miteinander verbindbar, indem jeder Arbeitskolben der beiden Schwingungsdämpfer Kolbenventile für beide Strömungseinrichtungen aufweist Die bauliche Unterbringung der auf der Zeichnung der Ausiegeschrift nur schematisch angedeuteten Kolbenventile für beide Strömungsrichtungen erfordert in nachteiliger Weise erheblichen Aufwand, insbesondere, wenn zur Verwirklichung sehr großer Dämpfungskräfte starke Ventilfedern von großen Abmessungen vorgesehen werden müssen.

so Aus der DE-OS 22 48 411 ist eine mit Schwingungsdämpfern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 versehene Dämpfungsvorrichtung für Drehgestelle von Eisenbahnfahrzeugen bekannt, die eine getrennte Dämpfung der Schwingbewegung und der Gierbewe gung gestattet. Die die Arbeitszylinder kreuzweise verbindenden Leitungen sind miteinander durch eine Leitung verbunden, die eine Drosselstelle für die Dämpfung der Gierbewegung aufweist, wobei die kreuzweisen Leitungen direkt verbunden sind, wenn ein vorher festgelegter Wert des Gierwinkels bestimmt worden ist

Die bekannte Vorrichtung konnte nicht Lehre für die Erfindung sein, weil mit deren Gegenständen eine andere Aufgabe zu lösen war als im vorliegenden Fall, nämlich, ein Entkoppeln der Bewegungen des Drehgestells und des Wagengehäuses durchzuführen, wobei die: Dämpfung beim Durchfahren von Kurven mit geringem Radius verringert ist

Die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung löst die Aufgabe, den Aufwand für die Verbindung des deckel- und bodenseitigen Arbeitsraumes eines jeden Schwingungsdämpfers klein zu halten; und die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß für jede V^rbindungsrichtung des deckel- und des bodenseitigen Arbeitsraumes eines jeden Schwingungsdämpfers nur ein Schwingungsdämpfer Einrichtungen im Arbeitskolben und/ oder im Arbeitszylinder zur Verbindung der genannten Arbeitsräume aufweist So wird der Aufwand für die Einrichtungen zur Verbindung dieser Arbeitsräume in vorteilhafter Weise der Anzahl nach auf die Hälfte reduziert und der Aufwand für Kolbenventile im Arbeitskolben noch viel mehr, da ein Arbeitskolben mit Kolbenventilen für nur eine Strömungsrichtung konstruktiv wesentlich einfacher ist als ein solcher mit Kolbenventilen für beide Strömungsrichtungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach Patentanspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei wechselseitigen Verschiebungen der Arbeitskolben wird für jede Strömungsrichtung immer in einem Schwingungsdämpfer eine direkte Verbindung des deckel- und bodenseitigen Arbeitsraumes durch die genannten Einrichtungen geschaffen, während in dem jeweils zweiten Schwingungsdämpfer die Verbindung des deckel- und bodenseitigen Arbeitsraumes auf dem Umweg über die kreuzweisen Leitungen und die genannten Einrichtungen des ersten Schwingungsdämpfers besteht, wobei diese die in beiden Schwingungsdämpfern verdrängte Flüssigkeit passieren lassen. Die durch diesen Umweg bedingten Strömungswiderstände beim Durchströmen der kreuzweisen Leitungen fallen dann nicht ins Gewicht und sind vernachlässigbar, wenn die ölgeschwindigkeiten in den Leitungen klein sind, wie es bei der Anwendung eines Schwingungsdämpferpaares zur Dämpfung von Wankschwingungen eines Wagenkastens oder zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Drehgestells der Fall ist Beispielsweise betragen in konkreten Anwendungsfällen die maximalen Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens bei wechselseitigen Verschiebungen desselben weniger als 0,1 m/s und die zugehörigen ölgeschwindigkeiten weniger als 1,5 m/s.

Wenn die Dämpfungskräfte bei wechselseitigen Verschiebungen im Arbeitskolben erzeugt werden und das Schwingungsdämpferpaar unabhängig von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder die gleichen Dämpfungseigenschaften haben soll, wird erfindungsgemäß jeder Arbeitskolben mit Kolbenventilen versehen, die in nur einer Strömungsrichtung einen Olfluß vom deckelseitigen in den bodenseitigen Arbeitsraum ermöglichen oder umgekehrt.

Wenn die Dämpfungskräfte bei wechselseitigen Verschiebungen der Arbeitskolben in Abhängigkeit von der Stellung der Arbeitskolben im Arbeitszylinder gesteuert werden, z. B. mittels bekannter öffnungen oder Längsnuten im Arbeitszylinder, weist erfindungsgemäß in jedem Schwingungsdämpfer nur der deckel- oder der bodenseitige Arbeitsraum vom Arbeitskolben gesteuerte öffnungen auf, die die beiden Arbeitsräume miteinander verbinden, während die jeweils anderen Arbeitsräume die öffnungen nicht aufweisen.

Durch öffnungen im Arbeitszylindermantel lassen sich auch dämpfungsarme oder dämpfungslose Hubbereiche der Arbeitskolben verwirklichen, beispielsweise bei Anwendung eines Schwingungsdämpferpaares zur Drehhemmung von Drehgestellen, wenn in einem mittleren Hubbereich der Kolbenstellung, der der Geradeausfahrt entspricht, eine große Drehhemmung, und in Endhubbereichen, die der Fahrt in engen Kurven entsprechen, eine geringe Drehhemmung gefordert wird. Diese Forderung wird insbesondere zur Erhöhung der Fahrsicherheit von Drehgestellen für schnellfahrende Schienenfahrzeuge gestellt

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Schwingungsdämpferpaar zur Stabilisierung der Wankschwingungen eines Drehgestells,

F i g. 2 ein Schwingungsdäinpferpaar zur Drehhemmung eines Drehgestells und
F i g. 3 einen Schwingungsdämpfer mit öffnungen im Mantel des Arbeitszylinders, die in einen den Arbeitszylinder umgebenden Ringraum münden.

Nach F i g. 1 ist ein Wagenkasten 1 über einen Drehzapfen 2 auf einem Drehgestell 3 abgestützt Ein Schwingungsdämpferpaar wird durch in Fahrtrichtung links und rechts angeordnete Schwingungsdämpfer 4 und 5 teleskopischer Bauart gebildet, deren Gehäuse 6 und 7 gelenkig am Drehgestell 3 und deren Kolbenstangen 8 und 9 gelenkig am Wagenkasten 1 befestigt sind. Jeder Schwingungsdämpfer 4 bzw. 5 umfaßt einen durch einen Boden 10 und einen Deckel 11 abgeschlossenen ölgefüllten Arbeitszylinder 12 mit einem durch einen Arbeitskolben 13 bzw. 14 getrennten bodenseitigen Arbeitsraum 15 bzw. 16 und einem deckelseitigen Arbeitsraum 17 bzw. 18, wobei der Arbeitskolben 13 bzw. 14 an der durch den Deckel 11 nach außen tretenden Kolbenstange 8 bzw. 9 befestigt ist und ein inneres Kolbenstangenende 20 durch den Boden 10 hindurchgeht Die Schwingungsdämpfer 4 und 5 sind als Zweirohrdämpfer mit einem zum Teil mit öl und zum Teil mit Gas gefüllten, drucklosen Ausgleichsraum 19 versehen, in dem öl und Gas durch eine freie Oberfläche 35 getrennt sind. Innere Leckverluste der Arbeitsräume 15 bis 18 werden durch nicht gezeichnete Mittel aus dem Ausgleichsraum 19 nachgefüllt.

Kreuzweise Leitungen 21 und 22 verbinden einerseits mittels der Leitung 21 den bodenseitigen Arbeitsraum 15 des linken Schwingungsdämpfers 4 mit dem deckelseitigen Arbeitsraum 18 des Schwingungsdämpfers 5 und andererseits mittels der Leitung 22 den deckelseitigen Arbeitsraum 17 des linken Schwingungsdämpfers 4 mit dem bodenseitigen Arbeitsraum 16 des rechten Schwingungsdämpfers 5. Jeder Arbeitskolben 13 bzw. 14 ist mit einem Kolbenventil 23 bzw. 24 für nur eine Strömungsrichtung vom bodenseitigen Arbeitsraum 15 bzw. 16 in den deckelseitigen Arbeitsraum 17 bzw. 18 ausgerüstet, wobei jedes Kolbenventil 23 bzw. 24 durch eine Kolbenkanäle 25 und 26 abdeckende Ventilplatte 27 gebildet wird, die durch eine starke Ventilfeder 28 belastet ist, um den Wankbewegungen großen Widerstand entgegensetzen zu können.

Bei Tauchbewegungen des Wagenkastens 1 und damit verbundenen gleichsinnigen Verschiebungen der Kolbenstangen 8 und 9 wird Öl aus den Arbeitsräumen 15 bis 18 durch die kreuzweisen Leitungen 21 und 22 ausgetauscht, wobei die Kolbenventile 23 und 24 geschlossen bleiben. Um die Tauchbewegungen zu dämpfen, sind in den kreuzweisen Leitungen 21 und/oder 22 an beliebigen Stellen Drosselventile 31 bis 34 bekannter Art eingebaut.

Bei Wankbewegungen des Wagenkastens 1 im Uhrzeigersinn und damit verbundenen wechselseitigen Verschiebungen, der Kolbenstange 8 nach außen und der Kolbenstange 9 nach innen, öffnet das Kolbenventil

24 des rechten Schwingungsdämpfers 5, wobei das verdrängte öl des rechten Schwingungsdämpfers 5 auf direktem Wege vom bodenseitigen Arbeitsraum 16 in den deckelseitigen Arbeitsraum 18 gelangt, während das verdrängte öl des linken Schwingungsdämpfers 4 auf dem Umwege über die Leitung 22, das Kolbenventil 24 des rechten Schwingungsdämpfers 5 und die Leitung 21 vom deckelseitigen Arbeitsraum 17 in den bodenseitigen Arbeitsraum 15 fließt.

Da hierbei auch die der Durchströmung Widerstand entgegensetzenden Drosselventile 31 bis 34 passiert werden, kann die Dämpfungskraft des linken Schwingungsdämpfers 4 einen größeren Betrag annehmen als die des Schwingungsdämpfers 5.

Im allgemeinen wird der zusätzliche Widerstand beim Durchströmen der Leitungen 21 und 22 und der Drosselventile 31 bis 34 gegenüber dem Strömungswiderstand des hoch eingestellten Kolbenventils 24 nicht nennenswert ins Gewicht fallen, da einmal in konkreten Anwendungsfällen die ölgeschwindigkeiten in den Leitungen 21 und 22 klein sind, worauf schon hingewiesen wurde, und da außerdem die Drosselventile 31 bis 34 sogenannte konstante Durchlässe aufweisen, die auf ein weiches Ansprechen der Schwingungsdämpfer bei den mit höheren Kolbengeschwindigkeiten auftretenden Tauchgeschwindigkeiten des Wagenkastens 1 abgestimmt sind und bei den geringen Kolbengeschwindigkeiten der Wankbewegungen nur kleine Druckverluste erzeugen.

Bei Wankbewegungen des Wagenkastens gegen den Uhrzeigersinn gelangt in entsprechender Weise das verdrängte öl beider Schwingungsdämpfer 4 und 5 über das Kolbenventil 23 vom bodenseitigen Arbeitsraum 15 in den deckelseitigen Arbeitsraum 17 und vom deckelseitigen Arbeitsraum 18 in den bodenseitigen Arbeitsraum 16.

Nach Fig.2 ist ein Drehgestell 103 über einen Drehzapfen 102 mit einem nicht gezeichneten Wagenkasten verbunden. Ein Schwingungsdämpfer wird durch quer zur Fahrtrichtung links und rechts vom Drehzapfen 102 angeordnete Schwingungsdämpfer 104 und 105 teleskopischer Bauart gebildet, deren Gehäuse 106 und 107 gelenkig am Drehgestell 103 befestigt sind und deren Kolbenstangen 108 und 109 am Wagenkasten mittels Gelenken 171 und 172 befestigt zu denken sind. Jeder Schwingungsdämpfer 104 bzw. 105 umfaßt ähnlich wie die Schwingungsdämpfer 4 und 5 nach F i g. 1 einen ölgefüllten Arbeitszylinder 112 bzw. 139, einen Arbeitskolben 113 bzw. 114, einen bodenseitigen Arbeitsraum llSbzw. 116, einen deckelseitigen Arbeitsraum 117bzw. 118 und einen zum Teil mit öl und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichsraum 119 bzw 136, wobei das gesamte Gas in einem Gaskissen 137 eingeschlossen ist, UiH die Mischung von öl und Gas in den waagerecht liegenden Schwingungsdämpfern 104 und 105 zu verbinden. Die Ausgleichsräume 119 und '136 sind ölseitig durch eine Leitung 138 miteinander verbunden, wodurch unterschiedliche innere Leckverluste der Arbeitsräume 115 bis 118 ausgeglichen werden. Kreuzweise Leitungen 121 und 122 verbinden die Arbeitsräume 115 bis 118.

Jeder Arbeitskolben 113 bzw. 114 ist mit einem Kolbenventil 123 bzw. 124 für nur eine Strömungsrichtung vom deckelseitigen Arbeitsraum 117 bzw. 118 in den bodenseitigen Arbeitsraum 115 bzw. 116 ausgerüstet. Die Arbeitszylinder 112 und 139 weisen im Bereich der deckelseitigen Arbeitsräume 117 und f. 18 am Innenmantel Längsnuten 161 bzw. 162 auf, die in einem Abstand a von einem Kolbenring 163 bzw. 164 der in dei Mittelstellung des Drehgestelles 103 gezeichneter Arbeitskolben 113 bzw. 114 beginnen.

Die Arbeitsweise des Schwingungsdämpferpaare! nach F i g. 2 entspricht sinngemäß der des Schwingungs-

to dämpferpaares nach Fig. 1. Bei Querbewegungen des Drehgestells 103 und damit verbundenen gleichsinniger Verschiebungen der Arbeitskolben 113 und 114 wird da; verdrängte öl durch die kreuzweisen Leitungen 121 unc 122 ausgetauscht, wobei Drosselventile IiI bis 134 füi die Dämpfung der Querbewegungen sorgen können.

Bei Drehbewegungen des Drehgestells 103 irr Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn und damii verbundenen wechselseitigen Verschiebungen der Arbeitskolben 113 und 114 aus den gezeichneter Mittelstellungen tritt jeweils ein Kolbenventil 123 bzw 124 in analoger Weise in Tätigkeit, wie in dei Beschreibung der F i g. 1 für Wankbewegungen angegeben ist. Wenn die wechselseitigen Verschiebungen se groß sind, daß der Beginn der Längsnute 161 oder 162 vom Kolbenring 163 bzw. 164 übersteuert wird, se entsteht am Arbeitskolben 113 bzw. 114 vorbei eir Umgehungskanal, der bei entsprechender Querschnittsbemessung der Längsnuten 161 bzw. 162 den Dämp fungswiderstand des Kolbenventils 123 bzw. 124 aufheb oder stark vermindert. Der dadurch entstehende dämpfungsarme oder dämpfungslose Hubbereich dei Schwingungsdämpfer 104 und 105 wird zweckmäßig einem Drehwinkelbereich des Drehgestells 103 be Fahrt in engen Kurven zugeordnet, um in diesen-Bereich — wie gefordert — eine Drehhemmung des Drehgestells 103 klein zu halten oder auszuschalten.

Beim Zusammenbau der zunächst getrennt eingebauten Schwingungsdämpfer 105 und 104 und dei Leitungen 121, 122 und 138 müssen funktionsstörende Gaseinschlüsse vermieden werden.

Aus diesem Grunde sind die zugehörigen Leitungsanschlüsse mit Rohrkupplungsteilen 141 bis 146 und 151 bis 156 versehen, die ein Auslaufen von öl aus den voi dem Zusammenbau voll mit Öl gefüllten und entlüfteter Schwingungsdämpfern 104 und 105 und den Leitunger 121, 122 und 138 absperren. Bei Zusammenbau selbs werden die genannten Kupplungsstücke dicht zusammengesteckt oder verschraubt. Derartige Rohrleitungs kupplungen ermöglichen eine einwandfreie Verbindung

und Trennung ölgefüllter Leitungen ohne jeder Ölverlust

Ein Schwingungsdämpfer 204 nach F i g. 3 kann an die Stelle der Schwingungsdämpfer 104 und 105 nach F i g. 1 treten und unterscheidet sich von diesen vor allen· dadurch, daß die Funktion der Längsnuten 161und 162 von einer Öffnung 261 in der Wand des Arbeitszylinder! 212 im Abstand a von der Mittelstellung eine: Arbeitskolbens 213 übernommen wird. Die Öffnung 261 mündet in einen den Arbeitszylinder 212 umgebender Ringraum 230, der gegenüber einem Ausgleichsraurr 219 dicht abgeschlossen ist und über andere öffnunger 282 im Arbeitszylinder 212 in der Nähe des Deckels 211 mit dem deckelseitigen Arbeitsraum 217 in Verbindung steht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schwingungsdämpfungsanordnung mit zwei parallel angeordneten Schwingungsdämpfern insbesondere für Schienenfahrzeuge, wobei jeder Schwingungsdämpfer einen in einem ölgefüllten Arbeitszylinder von außen verschiebbaren Arbeitskolben enthält, der einen deckelseitigen und einen bodenseitigen Arbeitsraum voneinander trennt und wobei die Arbeitsräume eines Schwingungsdämpfers durch Einrichtungen im Arbeitskolben und/oder im Arbeitszylinder in beiden Richtungen verbindbar sind und die Arbeitsräume beider Schwingungsdämpfer durch Leitungen kreuzweise miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichne t, daß für jede Verbindungsrichtung des deckelseitigen (17 bzw. 18 oder 117 bzw. 118) und des bodenseitigen Arbeitsraumes (15 bzw. 16 oder 115 bzw. 116) eines jeden Schwingungsdämpfers (4, 5, 104 und 105) nur ein Schwingungsdämpfer (4 bzw. 5 oder 104 bzw. 105) Einrichtungen im Arbeitskolben (13, 14, 113 bzw. 114) und/oder im Arbeitszylinder (112 bzw. 139) zur Verbindung der genannten Arbeitsräume aufweist

2. Schwingungsdämpferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitskolben (13 und 14) Kolbenventil (23 bzw. 24) aufweist, die in nur einer Strömungsrichtung einen ölfluß vom bodenseitigen Arbeitsraum (15 bzw. 16) in den deckelseitigen Arbeitsraum (17 bzw. 18) ermöglichen.

3. Schwingungsdämpferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitskolben (113 und 114) Kolbenventile (123 bzw. 124) aufweist, die in nur einer Strömungsrichtung einen Olfluß vom deckelseitigen Arbeitsraum (117 bzw. 118) in den bodenseitigen Arbeitsraum (115 bzw. 116) ermöglichen.

4. Schwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schwingungsdämpfer (104 bzw. 105) nur der deckelseitige Arbeitsraum (117 bzw. 118) vom Arbeitskolben (113 bzw. 114) gesteuerte öffnungen (Längsnuten 161 bzw. 162) in der Wand des Arbeitszylinders (112 bzw. 139) aufweist, die hubabhängig den deckelseitigen Arbeitsraum (117 bzw. 118) mit dem bodenseitigen Arbeitsraum (115 bzw. 116) verbinden.

5. Schwingungsdämpferanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schwingungsdämpfer nur der bodenseitige Arbeitsraum vom Arbeitskolben gesteuerte öffnungen in der Wand des Arbeitszylinders aufweist, die hubabhängig den bodenseitigen mit dem deckelseitigen Arbeitsraum verbinden.

6. Schwingungsdämpferanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom Arbeitskolben (213) gesteuerte öffnungen (261) in der Wand des Arbeitszylinders (212) in einen den Arbeitszylinder umgebenden Ringraum (280) münden, der über andere öffnungen (282) mit einem der Arbeitsräume (217) in Verbindung steht.