DE2419424A1

DE2419424A1 - Schwingungsdaempfer fuer laufwerke von fahrzeugen

Info

Publication number: DE2419424A1
Application number: DE2419424A
Authority: DE
Inventors: Peter Frahm
Original assignee: Deutsche Bundesbank
Current assignee: Deutsche Bundesbank
Priority date: 1974-04-23
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1975-11-06

Description

Schwingungsdämpfer für Laufwerke von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Laufwerke von Fahrzeugen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen, dessen Dämpferkraft sowohl von der Schw nggeschwindigkeit als auch von der Aus lenkung aus seiner Mittelstellung abhängig ist und ggf. auch von der Schwingungsnichtung.
Damit die Bewegungen der Radsätze, die durch Befahren von Unebenheiten im Gleisverlauf entstehen, nur zu einem möglichst geringen weil in die Fahrzeugkästenübertragen werden, ist es im allgemeinen günstig, wenn die Dämpferkräfte zwischen Radsatz und Drehgestell bzw. zwischen Drehgestell und Bahrzeugkasten nur schwach sind. Größere Dämpferkräfte sind nur dann nötig, wenn infolge sehr großer Unebenheiten starke Stöße entstehen, und vor allem dann, wenn durch starke periodische anregung in einer nigenfrequenz Drehgestell oder Wagenkasten in Resonanz geraten. In diesen Fällen erreichen in der Regel die relativen Geschwindigkeiten und/oder Auslenkungen zwischen Radsatz und Drehgestell bzw. zwischen Drehgestell und Wagenkasten hohe Spitzenwerte.
Die Dämpferkraft bekannter Schwingungsdämpfer für Laufwerke von Fahrzeugen ist nur von der Schwinggeschwindigkeit, jedoch nicht gleichzeitig von ihrer Auslenkung abhängig. Günstiger wäre es bei verschiedenen Laufwerkstypen, wenn die Dämpferkraft neben der Schwinggeschwindigkeit auch von ihrer Auslenkung abhinge und mit zunehmender Auslenkung größer würde. In verschiedenen Laufwerkstypen ist es darüber hinaus günstig, wenn die Abhängigkeit der Dämpferkraft von der Auslenkung beim Zusammendrücken eine andere Charakteristik zeigt als beim Auseinanderziehen. Verschiedentlich ist es zweckmäßig, wenn die Dämpferkraft - bei gleicher Schwinggeschwindigkeit - nur beim Zusammendrücken des Schwingungsdämpfers mit wachsender Auslenkung zunimmt, dagegen nicht beim Auseinanderziehen. Ferner ist es bei manchen Laufwerkstypen angebracht, wenn kurz vor Erreichen der größtmöglichen Auslenkung die Dämpferkraft so stark zunimmt, daß sie wie ein elastischer Anschlag wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer für Laufwerk von Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen, zu schaffen, dessen Dämpferkraft sowohl von der Schwinggeschwindigkeit als auch von der tuslenkung aus seiner Vittelstellung abhängig ist, wobei die Dämpferkraft wahlweise nur in einer oder in beiden Richtungen mit der Auslenkung progressiv ist.
Die Aufgabe wird für Schwingungsdämpfer mit auslenkungsabhängiger Progression der Dämpferkraft in b e i d e n Richtungen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingungsdämfer im wesentlichen aus einer Kolbenstange mit einem einseitig und zwei doppelseitig wirkenden Ventilkolben, einem Zylinder mit Bodenventil und einer Außenkammer besteht,wobei beim Zusammendrücken des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum in den Zugverdrängerraum gelangt, zunächst mit relativ schwacher Dämpfung über den einseitig wirkenden Ventilkolben, dann, nach tberdeckung der betreffenden Bohrung, mit stärkerer Dämpfung hintereinander über den einseitig und einen der doppelseitig wirkenden Ventilkolben, und letztlich, nach Überdeckung der weiteren betreffenden Bohrung, mit starker Dämpfung hintereinander über alle drei Ventilkolben, wobei beim Auseinanderziehen des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Zugverdrängerraum in den Druckverdrängerraum gelangt, zunächst mit relativ schwacher Dämpfung über das Bodenventil, dann, nach tberdeckung der betreffenden Bohrung, mit stärkerer Dämpfung hintereinander über einen der doppelseitig wirkenden Ventilkolben und das Bodenventil, und letztlich, nach tterdeckung der weiteren betreffenden Bohrung, mit starker Dämpfung hintereinander über die beiden doppelseitig wirkenden Ventilkolben und das Bodenventil.
Für Schwingungsdämpfer mit auslenkungsabhängiger Progression der Dämpferkräfte in n u r der Richtung des Z u s a mm e n d r ü c k e n s wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingungsdämpfer im wesentlichen aus einer Kolbenstange mit drei einseitig wirkenden Ventilkolben, einem Zylinder mit Bodenventil und einer Außenkammer besteht, wobei beim Zusammendrücken des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum in den Zugverdrängerraum gelangt, zunächst mit relativ schwacher Dämpfung über einen Ventilkolben, dann, nach Überdeckung der betreffenden Bohrung, mit stärkerer Dämpfung hintereinander über zwei Ventilkolben, und letztlich, nach Uberdeckung der weiteren betreffenden Bohrung, mit starker Dämpfung hintereinander über alle drei Ventilkolben, wobei beim Auseinanderziehen des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Zugverdrängerraum über das Bodenventil in den Druckverdrängerraum gelangt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist die Dämpferkraft neben der Geschwindigkeit des Zusammendrückens bzw. des Auseinanderziehens auch von der Auslenkung des Schwingungsdämpfers aus seiner Mittelstellung abhängig, wobei der eine dieser beiden auf demselben Prinzip beruhenden Schwingungsdämpf er in beiden Richtungen und der andere in nur der Richtung des Zusammendrückens eine von der Auslenkung abhängige Progression aufweist.
Anhand der Zeichnung werden Ausfuhrmngsbeispiele der Erfindung erläutert: F i g. 1: Schnitt durch einen Schwingungsdämpfer, der in beiden Richtungen mit der Auslenkung progressiv wirkt.
B i g. 2: Darstellung halb Schnitt/halb Ansicht eines Schwingungsdämpfers, der in nur der Richtung des Zusammendrückens mit der Auslenkung progressiv wirkt.
Im beidseitig progressiv wirkenden Schwingungsdämpfer gelangt beim Zusammendrücken die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum 2 in den Zugverdrängerraum 10. Solange die Bohrung 3 noch nicht vom doppelseitig wirkenden Ventilkolben 6 überdeckt ist, ist die Dämpferkraft relativ klein, weil die Dämpferflüssigkeit nur über einen Ventilkolben strömt. Die Dämpferflüssigkeit strömt dabei aus dem Druckverdrängerraum 2 über den einseitig wirkenden Ventilkolben 3, die Kammer 4, die Bohrung 3, die Außenkammer 14 und die Bohrung 11 in den Zugverdrängerraum 10.
Nach Uberdeckung der Bohrung 5 durch den Ventilkolben 6 fließt die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum 2 über den Ventilkolben 3, die Kammer 4, den Ventilkolben 6, die Kammer 7, die Bohrung 8, die Außenkammer 14 und die Bohrung 11 in den Zugverdrängerraum 10. Weil der Strömungswiderstand durch das Ventil 15 des Ventilkolbens 6 stärker ist als der durch den Ventilkolben 3, ist die Dämpferkraft stärker als vor Uberdeckungder Bohrung 5. Nach Uberdeckung auch der Bohrung 8 durch den doppelseitig wirkenden Ventilkolben 9 wird die Dämpferflüssigkeit gezwungen, auch über den Ventilkolben 9 zu strömen - die Dämpferkraft erfährt eine nochmalige Steigerung. Die Dämpferflüssigkeit strömt also aus dem Druckverdrängerraum 2 über den Ventilkolben 3, die Kammer 4 den Ventilkolben 6, die Kammer 7 und den Ventilkolben 9 in den Zugverdrängerraum 10.
Beim Auseinanderzihen strömt die Dämpferflüssigkeit aus dem Zugverdrängerraum 10 in den Druckverdrängerraum 2, anfangs mit nur relativ kleiner Dämpfung über die Bohrung 11, die Außenkammer 14, die Bodenkammer 12 und das Bodenventil 13. Nach tberdeckung der Bohrung 11 durch den Ventilkolben 9 strömt die Dämpferflüssigkeit - mit stärkerer Dämpfung - aus dem Zugverdrängerraum 10 über den Ventilkolben 9, die Kammer 7, die Bohrung 8, die Außenkammer 14, die Bodenkammer 12 und das Bodenventil 13 in den Druckverdrängerraum 2. Eine nochmalige Steigerung der Dämpferkraft erfolgt nach überdeckung auch der Bohrung 8 durch den Ventilkdben 6, wobei die Dämpferflüssigkeit über drei Ventile fließen muß, und zwar aus der Zugverdrängerkammer 10 über den Ventilkolben 9, die Kammer 7, den Ventilkolben 6, die Kammer 4, die Bohrung 5, die Außenkammer 14, die Bodenkammer 12 und das Bodenventil 13 in den Druckverdrängerraum 2.
Dabei ist in jedem Fall die Dämpferkraft nicht nur von der Auslenkung und von der Bewegungsrichtung abhängig, sondern darüber hinaus in an sich bekannter Weise auch von der Geschwindigkeit des Zusammendrückens bzw. des Auseinanderziehens.
Die mit Gas gefüllte und aus elastischem Material bestehende Ausgleichkammer 16 gleicht thermisch bedingte Volumenänderungen der Dämpferflüssigkeit aus.
Im Schwingungsdämpfer, der nur in Zusammendrückrichtung progressiv wirkt, gelangt beim Zusammendrücken die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum 22 in den Zugverdrängerraum 30, und zwar sinngemäß wie bei dem in beiden Richtungen progressiv wirkenden Schwingungsdämpfer: zunächst mit nur schwacher Dämpferkraft über den Ventilkolben 23, dann mit stärkerer Dämpferkraft über die Ventilkolben 23 und 26, und letztlich mit starker Dämpferkraft über alle drei Ventilkolben 23, 26 und 29. Dagegen ist die Dämpferkraft beim Auseinanderziehen des Dämpfers nicht von der Auslenkung abhängig: die Strömung geht immer nur durch ein einziges Ventil, nämlich das Bodenventil 33, hindurch, und zwar aus dem Zugverdrängerraum 30 über die Bohrung 31, die Außenkammer 34, die Bodenkammer 32 und das Bodenventil 33 in die Druckverdrängerkammer 22.
Eine weitere, für verschiedene Anwendungsfälle zweckmäßige Variante der Erfindung entsteht dadurch, daß jeweils die letzte Stufe des Schwingungsdämpfers nicht mit starker Dämpfung, sondern als hydraulische Hubbegrenzung arbeitet, indem dort das betreffende Ventil im Ventilkolben entfällt. Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der F i g. 3 dargelegt: halb Schnitt/halb Ansicht eines Schwingungsdämpfers, der in beiden Richtungen progressiv mit der Auslenkung wirkt, mit beidseitiger hydraulischer Hubb e greneung.
Dieser Schwingungsdämpfer (Fig. 3) entspricht im Aufbau dem Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 1, jedoch enthält er anstelle der doppelseitig wirkenden Ventilkolben 6 und 9 nur einfachwirkende 6a und 9a. Ebenso entsprechen die Wirkungsweisen der å jeweils ersten beiden Stufen beider Schwingungsdämpfer einander. Der Unterschied liegt in der jeweils letzten Stufe: Nach Überdeckung der Bohrung 8a mit dem Ventilkolben 9a beim Zusammendrücken bzw. der Bohrung 8a mit dem Ventilkolben 6a beim Auseinanderziehen ist die Strömung zwischen dem Druckverdrängerraum 2a und dem Zugverdrängerraum 10a bzw. umgekehrt unterbrochen - der Hub ist dadurch begrenzt, und zwar mit einer gewissen Elastizität.
Sinngemäß arbeitet ein Schwingungsdämpfer gem. Fig. 2 mit Hubbegrenzung, wenn das Ventil des Ventilkolbens 29 entfällt, d. h., wenn der Ventilkolben 29 nur noch ein einfacher Kolben ist.
Eine weitere, zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn statt einer einzigen Bohrung zwischen einer Kammer im Zylinder und der Außenkammer mehrere enge Bohrungen mit Versatz in Längsrichtung angebracht sind, weil sich dann - bei entsprechender Bemessung und Anordnung dieser engen Bohrungen - die Dämpferkraft von Stufe zu Stufe nicht plötzlich ändert, sondern sich ein stoßfreier tbergang ergibt. Dieselbe Wirkung wird erzielt, wenn die Bohrungen durch entsprechend bemessene enge Schlitze in Längsrichtung des Zylinders ersetzt werden.
Eine weitere Variante der Erfindung ergibt sich, wenn der Schwingungsdämpf er zwecks mehrstufiger Progression der Dämpferkraft mehr als drei Stufen, d. h. mehr als drei Ventilkolben enthält.

Claims

Patentansprüche

1.)Schwingungsdämpferfür Lautwerkevon Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen, dessen Dämpferkraft sowohl von der Schwinggeschwindigkeit als auch in beiden Richtungen von der auslenkung aus seiner hittelstellung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer im wesentlichen aus einer Kolbenstange (1) mit einem einseitig (3) und zwei doppelseitig (6, 9) wirkenden Ventilkolben, einem Zylinder mit Bodenventil (13) und einer außenkammer (14) besteht, wobei beim Zusammendrücken des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum (2) in den Zugverdrängerraum (10) gelangt, zunächst mit relativ schwacher Dämpfung über den einseitig wirkenden Ventilkolben (3), dann, nach Überdeckung der Bohrung (5) durch den Ventilkolben (6), mit stärkerer Dämpfung hintereinander über die Ventilkolben (3) und '6),und letztlich, nach überdeckung auch der Bohrung (8) durch den Ventilkolben (9), mit starker Dämpfung hintereinander über alle drei Ventilkolben (3, 6, 9), wobei beim Auseinanderziehen des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Zugverdrängerraum (10) in den Druckverdrängerraum (2) gelangt, zunächst mit relativ schwacher Dämpfung über das Bodenventil (13), dann, nach Überdeckung der Bohrung (11) durch den Ventilkolben (9), mit stärkerer Dämpfung hintereinander über den Ventilkolben (9) und das Bodenventil (13), und letztlich, nach Überdeckung auch der Bohrung (8) durch den Ventilkolben (6), mit starker Dämpfung hintereinander über die Ventilkolben (9) und (6) und das Bodenventil (13) (Fig. 1).

2. Schwingungsdämpfer für Laufwerkevon Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen, dessen Dämpferkraft sowohl von der Schwinggeschwindigkeit als auch in der Richtung des Zusammendrückens von der Auslenkung aus seiner Mittelstellung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer im wesentlichen aus einer Kolbenstange (21) mit drei einseitig wirkenden Ventilkolben (23, 26, 29), einem Zylinder mit Bodenventil (33) und einer Außenkammer (34) besteht, wobei beim Zusammendrücken des Schwingungsdämpfers die Dämpferflüssigkeit aus dem Druckverdrängerraum (22) in den Zugverdrängerraum (30) gelangt, zunächst mit relativ schwacher Dämpfung über den Ventilkolben (23), dann, nach tberdeckungder Bohrung (25) durch den Ventilkolben (26), mit stärkerer Dämpfung hintereinander über die Ventilkolben (23) und (26), und letztlich, nach tberdeckung auch der Bohrung (28) durch den Ventilkolben (29), mit starker Dämpfung hintereinander über alle drei Ventilkolben (23, 26, 29), wobei beim Auseinanderziehen des Schwingungsdämpfers die Dämpf erflüssigkeit aus dem Zugverdrängerraum (30) über das Bodenventil (33) in den Druckverdrängerraum (22) gelangt (Fig. 2).

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die letzte Stufe des Schwingungsdämpfers nicht mit starker Dämpfung, sondern als hydraulische Hubbegrenzung arbeitet, indem die Ventilkolben (9a) und (6a) nur in einer Richtung als Ventil wirken, wodurch die Dämpferflüssigkeit beim Zusammendrücken nicht über den Ventilkolben (9a) in den Zugverdrängerraum (10a) und beim Auseinanderziehen nicht über den Ventilkolben (6a) in den Druckverdrängerraum (2a) gelangen kann (Fig. 3).

4. Schwingungsdämpfernach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stufe beim Zusammendrücken nicht mit starker Dämpfung, sondern als hydraulische Hubbegrenzung arbeitet, indem sich anstelle des Ventilkolbens (29) nur ein Kolben ohne Ventil befindet.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß statt jeweils einer einzigen Bohrung (5, 8, 11; 25, 28; 5a, 8a, 11a) zwischen einer Kammer (4, 7, 10; 24, 27; 4a, 7a, 10a) im Zylinder und der Außenkammer (14; 34; 14a) mehrere enge Bohrungen mit Versatz in Längsrichtung des Schwingungsdämpfers und/oder enge Schlitze angebracht sind, wodurch die Dämpferkraft von Stufe zu Stufe allmählich steigt.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer zwecks mehrstufiger Progression der Dämpferkraft mehr als drei Stufen, d. h. mehr als drei Ventilkolben enthält L e e r s e i t e