DE2434053A1

DE2434053A1 - Stossdaempfer

Info

Publication number: DE2434053A1
Application number: DE19742434053
Authority: DE
Inventors: Bernard Rudolph Heymann
Original assignee: Conair Corp
Current assignee: Conair Corp
Priority date: 1974-07-16
Filing date: 1974-07-16
Publication date: 1976-02-05
Also published as: FR2278996A1

Description

Stoßdämpfer.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer. Dieser Ausdruck ist hier im allgemeinsten Sinne zu verstehen. Die Erfindung ist beispielsweise für Prellböcke oder Puffer, Federbeine, Stoßfänger bei Kraftfahrzeugen oder anderen Straßenfahrzeugen bzw. allgemein gesprochen für Stoß- und Schwingungsdämpfer irgendwelcher Art bei Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen oder Maschinen beliebiger Art anwendbar. Ihr Zweck besteht darin, in besonders wirksamer Weise Energie zu absorbieren, ohne daß der tragende Aufbau des Fahrzeugs bzw. der Maschine beschädigt wird.

Um die Auswirkungen eines Stosses aufzuheben ist es erforderlich, daß der Stoßdämpfer eine Bewegung zuläßt und während dieser Energie durch eine geregelte Bewegung von Luft oder einem sonstigen Dämpfungsmedium aufnimmt. Angenommen, daß das Ausmaß der Bewegung eine vorbestimmte Höchstgrenze hat und daß die den Stoßdämpfer tragende Konstruktion ohne Dauerbeschädigung eine maximale Last aufnehmen kann,

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so ergibt sich, daß ein Stoßdämpfer dann 100%-ig wirkungsvoll ist, wenn er kontinuierlich dem Stoß einen Widerstand entgegensetzt, der längs seines ganzen Arbeitsweges im wesentlichen gleich der maximalen Belastbarkeit ist, ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit des Stosses oder das Ausmaß, um welches der Stoßdämpfer komprimiert wird. Wenn die Wirksamkeit eines Stoßdämpfers auf diese Weise definiert wird, müssen alle bisher bekannten Stoßdämpfer als nur wenig wirkungsvoll angesehen werden.

Es gibt drei grundsätzliche Arten von Stoßdämpfern, die ein strömendes Medium als Dämpfungsmedium verwenden, nämlich voll pneumatische Stoßdämpfer, hydraulische Stoßdämpfer mit einer unveränderlichen Durchgangsöffnung und hydraulische Stoßdämpfer mit einer veränderlichen Durchgangsöffnung. Bei den voll pneumatischen Stoßdämpfern nimmt der Widerstand gegenüber einer beanspruchenden Last zu, wenn der Stoßdämpfer komprimiert wird. Somit entspricht bei voller Kompression die gesamte Widerstandsfähigkeit des Stoßdämpfers der maximalen Belastbarkeit des tragenden Aufbaues, und wenn der Stoßdämpfer voll ausgefahren ist, d.h. im Ruhezustand, ist seine anfängliche Energieaufnahmefähigkeit praktisch gleich null. Ein solcher Stoßdämpfer ist also stellungsabhängig. Seine gesamte Wirksamkeit oder sein Wirkungsgrad beträgt daher weniger als 20$.

Bei einem hydraulischen Stoßdämpfer mit fester, d.h. unveränderlicher Durchgangsöffnung ist die Geschwindigkeit der Bewegung direkt proportional der Strömungsgeschwindigkeit durch die öffnung. Der Strömungswiderstand einer unveränderlichen Öffnung, der ein Maß für die Energieabsorptionsfähigkeit oder Energieaufnahmefähigkeit ist, entspricht dem Quadrat der Änderung der Strömung. Wenn also die Stoßgeschwindigkeit verdoppelt wird, beträgt die auf dentragenden Aufbau übertragene Belastung das Vierfache der ursprünglichen Belastung. Demnach ist die auf den tragenden Aufbau übertragene Belastung eine Variable, die von der Stoßgeschwindigkeit abhängig ist. Daher ist ein solcher Stoßdämpfer als abhängig von der Stoßgeschwindigkeit anzusehen. Da die Stoßgeschwindigkeit aber praktisch unbekannt ist und da die maximale Festigkeit der Konstruktion des tragenden Aufbaues nicht überschritten werden kann, ist es praktisch nicht möglich, einen solchen Stoßdämpfer auszubilden, daß er einen wirklich brauchbaren Wirkungsgrad aufweist.

Bei der dritten Art von Stoßdämpfern, derjenigen mit einer veränderlichen Durchgangsöffnung erfolgt die Verkleinerung der öffnung gewöhnlich mittels eines konischen Stifts oder einer anderen Art Abdeckung, die in Abhängigkeit von der Stellung des Stoßdämpfers in oder über die öffnung geführt wird. Wenngleich ein solcher Stoßdämpfer zu einem höheren Wirkungsgrad befähigt ist als die vorher erwähnten Arten, so doch nur dann, wenn die Geschwindigkeit des Stosses

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innerhalb bestimmter Grenzen bekannt ist. Sofern er für einen Kraftfahrzeugstoßfänger oder dgl. verwendet werden soll, ist es wieder unmöglich einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad zu erhalten, da diese Art von Stoßdämpfern sowohl stellungsabhängig als auch geschwindigkeitsabhängig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer zu schaffen, der praktisch ohne geschwindigkeits- oder stellungsabhängig zu sein, einen möglichst hohen Wirkungsgrad von nahezu 100% bei der Aufnahme von Stoßenergie aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kombination folgender Merkmale gelöst:

Ein länglicher Zylinder mit dicht verschlossenen Endwänden, in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, dessen Bodenwand die Trennwand zwischen einer Hochdruckkammer und einer Niederdruckkammer bildet, welche ein hydraulisches Medium enthalten, und eine Verbindungöffnung zwischen beiden Kammern aufweist;

eine an dem Kolben auf der Seite der Niederdruckkammer angebrachte Druckregelkammer in Form eines Hohlzylinders mit einem geschlossenen und einem offenen Ende, das mit dem Kolben in der Nachbarschaft der Verbindungsöffnung verbunden ist

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und einen Ventilsitz bildet_s wobei mehrere Auslaßöffnungen in der Wand des Hohlzylinders vorgesehen sind und eine Ventilvorrichtung mit einem gegen den Ventilsitz verschiebbaren Ventilteller in der Druckregelkammer angeordnet ist, der einen Ventilschaft trägt, der das geschlossene Ende der hohlzylindrischen Druckregelkammer durchsetzt, in der eine Druckfeder, welche den Ventilteller gegen den Ventilsitz zu drücken sucht, und getrennt davon eine Luftkammer von veränderlichem Volumen angeordnet sind.

Die Erfindung wirkt in der Weise, daß innerhalb des Stoßdämpfers ohne Rücksicht darauf, ob Änderungen der Strömung des Mediums die durch Stoßgeschwxndigkeit oder Kompressionsausmaß hervorgerufen sein mögen, selbsttätig auf der Hochdruckseite des Kolbens,der maximal dem Mediumdruck aufrecht erhalten wird, so daß immer die höchst zulässige Energiemenge aufgenommen wird, wenn der Stoßdämpfer komprimiert wird, ohne daß bestimmte Pestigkeitsgrenzen der Konstruktion überschritten werden. Dadurch, daß der maximale Mediumdruck gleich den maximalen Grenzen der Ausbildung oder den Pestigkeitsgrenzen der tragenden Konstruktion eingestellt wird, kann man einen Stoßdämpfer mit einem Wirkungsgrad von nahezu 1005? erhalten.

Die Druckregelvorrichtung des neuen Stoßdämpfers besteht im wesentlichen aus einer Druckregelkammer innerhalb des Stoßdämpferkolbens. In der Regelkammer befindet sich ein Teller-

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ventil, durch welches anfänglich bzw. im Ruhezustand oder statischen Zustand die Verbindungsöffnung des Kolbens geschlossen wird. Innerhalb der Druckregelkammer befinden sich eine Luftkammer von veränderbarem Volumen und eine Eichfeder, die normalerweise den Ventilteller in eine Stellung drückt, bei der er mehrere Strömungsdurchgangsöffnungen in den Seitenwänden der Druckregelkammer verschließt. Wenn der Kolben niedergedrückt wird und dabei einen hohen Druck auf seiner einen Seite hervorruft, öffnet sich das Tellerventil nur unter der Voraussetzung, daß der Druck die Kraft der Eichfeder übersteigt. Die Bewegung eines Teils innerhalb des Stoßdämpfergehäuses, das im wesentlichen mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt ist, wird begrenzt durch die abschwächbare Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfungsmediums durch die erwähnten Durchgangsöffnungen. Um die Spitzenbelastung beherrschen zu können, die um einen Bruchteil einer Sekunde später als der Anfangsstoß ausgeübt wird, ist es erwünscht, daß der Kolben sich zu Beginn seiner Bewegung sehr rasch bewegen kann. Die innerhalb der Druckregelkammer vorgesehene Luftkammer nimmt den Anfangsstoß auf, erfährt dabei eine rasche Volumenveränderung und ermöglicht es dem Ventilteller, sich unbehindert von der hydraulischen Flüssigkeit zu bewegen, die andernfalls verdrängt werden müßte.

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Wenn die Luft zusammengedrückt ist gibt der Ventilteller die Durchgangsöffnungen sofort frei und ermöglicht den größtmöglichen Strömungsdurchgang. Wenn der Kolben sich weiter bewegt und ein Teil der Energie durch die Strömung des Mediums durch die Durchgangsöffnungen umgesetzt ist, sucht der anfänglich hohe Druck abzufallen oder mit anderen Worten die Strömungsgeschwindigkeit sucht abzunehmen. Wenn der hohe Druck abfällt, sucht der Ventilteller in seine Ausgangslage zurückzukehren und deckt allmählich die Durchgangsöffnungen ab. Auf diese Weise wird ein konstanter Druck auf der Hochdruckseite des Kolbens praktisch auf dem ganzen Arbeitsweg des Kolbens aufrecht erhalten. Der Stoßdämpfer nimmt also, von Anbeginn des Stosses bis zu dem Punkt,an dem die Kolbenbewegung aufhört fortgesetzt Energie in dem höchstzulässigen Ausmaß auf. Das Ergebnis besteht darin, daß der Stoßdämpfer in der Lage ist einem weiten Bereich von Stoßgeschwindigkeiten zu widerstehen und daß er die Energie eines Stosses in einer kürzeren Zeitspanne und mit einem kürzeren Kompressionshub aufnimmt.

Der neue Stoßdämpfer ist also in der Lage Stoßenergie mit besonders hohem Wirkungsgrad innerhalb des Bereichs der Belastungsfähigkeit des Aufbaues oder der Konstruktion aufzunehmen, an welcher er angebracht ist. Dabei wird weder die Festigkeit dieses tragenden Aufbaues noch der in ihm für die Unterbringung des Stoßdämpfers verfügbare Raum überschritten. Es wird ein besonders geringer Kompressionshub

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benötigt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Stoßdämpfers gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht, welche die Lage der verschiedenen Teile unter den Bedingungen eines Stosses mit anfänglich besonders hohem Augenblickswert zeigt.

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht, welche die Lage der Teile des Stoßdämpfers zu einem Zeitpunkt etwas nach dem Beginn des Stosses zeigt.

Fig. 4 zeigt als graphische Darstellung in Form eines Kurvenbilds typische Belastungscharakteristiken eines bekannten Stoßdämpfers und eines Stoßdämpfers gemäß der Erfindung sowie die Kolbengeschwindigkeit als Funktion des Kolbenhubes für einen bestimmten Stoß.

Um die Erfindung anhand dieses Beispiels nachstehend möglichst anschaulich zu beschreiben sei angenommen, daß es sich um einen Kraftfahrzeugdämpfer handele, wenngleich die Erfindung auch für zahlreiche andere Stoß- und Schwingungsdämpfer verwendbar ist, bei denen es darauf ankommt, die Kompression möglichst klein zu halten und die Stoßwiderstandsfähigkeit in einem weiten Bereich von Stoßkräften und Stoßgeschwindigkeiten zu erhalten.

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Der in Pig. I dargestellte Stoßdämpfer weist ein zylindrisches Gehäuse 10 auf, das dem jeweiligen Bedarf entsprechend an einem Konstruktionsteil 12 angebracht werden kann. Im Innern des Gehäuses 10 ist ein Kolben 13 mit einer Kolbenstange 14 angeordnet, die sich durch eine öffnung 16 in der einen Stirnwand 15 des Gehäuses erstreckt, die mit entsprechenden Buchsen versehen sein kann. Das nicht dargestellte freie Ende der Kolbenstange 14 kann mit einem Puffer, einer Stoßfängerstange oder dgl. verbunden sein, auf welche etwaige Stösse auftreffen. Der Kolben 13 im Innern des Gehäuses 10 besitzt eine Bodenwand 18, welche das Gehäuse in eine Hochdruckkammer 20 und eine Niederdruckkammer 22 teilt. Das gesamte Innere des Gehäuses 10 mit Ausnahme bestimmter nachstehend noch anzugebender Teile ist mit einer Hydraulikflüssigkeit als Dämpfungsmedium gefüllt. In der Hochdruckkammer 20 ist eine Rückstellfeder 24 angeordnet, die sich einerseits gegen die Bodenwand 18 des Kolbens und andererseits gegen die Stirnwand 11 des Gehäuses 10 abstützt. Wenn der Stoßdämpfer in Tätigkeit tritt, wird der Kolben 13 in Fig. 1 nach rechts verschoben, wobei er Hydraulikflüssigkeit verdrängt, die aus der Hochdruckkammer 20 in die Niederdruckkammer 22 verlagert wird. Für einen gegebenen Arbeitsweg des Kolbens wird jeweils ein Flüssigkeitsvolumen, das dem Volumen des zusätzlich von dem Kolben eingenommenen Raum entspricht, auf die linke Seite der Bodenwand 18 des Kolbens verlagert, aber der Raum auf der Niederdruckseite kann weni-

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ger Flüssigkeit aufnehmen, weil sich die Kolbenstange 14 und die übrigen Bauteile des Kolbens 13 befinden. In dem Gehäuse 10 ist innerhalb der Niederdruckkkammer 22 ein freier Kolben 26 angeordnet, der mit Dichtungen 27 versehen ist, die gegen die Innenwand der Kammer 22 und gegen die Außenfläche der Kolbenstange 14 abdichtend anliegen. Ferner ist eine Feder 28 zwischen der Stirnwand 15 des Gehäuses 10 und dem freien Kolben 26 eingesetzt. Infolgedessen verschiebt sich der freie Kolben 26 in Fig. 1 nach links, wenn der Kolben 12 sich nach rechts bewegt. Dadurch wird zusätzliches Volumen für die Niederdruckkammer 22 geschaffen, so daß diese die verdrängte Hydraulikflüssigkeit aufnehmen kann.

Der Kolben 13 weist einen Kolbenkäfig 30 auf, der die Kolbenstange 14 mit dem Boden l8 des Kolbens verbindet. Der Käfig 30 ist mit Strömungsdurchtrittsöffnungen 32 versehen. Im Innern des Käfigs 30 ist ein Gehäuse 3¹J auf der Rückseite der Bodenwand 18 des Kolbens angeordnet, das eine Druckregelkammer 36 bildet. Der Boden 18 des Kolbens ist mit einer großen Öffnung 38 versehen, welche die Druckregelkammer 36 mit der Hochdruckkammer 20 verbindet. In der Kammer 36 befindet sich ein Tellerventil 40 mit einem Ventilschaft 42 auf seiner einen Seite, dessen freies Ende durch eine Buchse 44 des Kammergehäuses 34 hindurchragt. Das Gehäuse 34 trägt in seinem Innern einen Flansch 46. Eine Eichfeder 48, welche den Ventilschaft 42 umgibt, stützt sich zwischen dem Flansch 46 und der Rückseite des Ventiltellers 40 ab. Ferner befindet

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sich innerhalb der Druckregelkammer 36 zwischen dem Plansch 46 und der Stirnwand 35 des Gehäuses 34 eine Luftkammer 50, die im Falle des vorliegenden Beispiels als toroidförmiger luftundurchlässiger zusammendrückbarer Balg, der mit Luft gefüllt ist ausgebildet ist. Statt eines solchen Balges könnte auch eine Luftkammer anderer Art von veränderbarem Volumen vorgesehen sein z.B. ein Palkenbalg oder ein beweglicher Kolben; in anderen Fällen, z.B. bei senkrecht stehendem Stoßdämpfer, könnte auch ein Luftvolumen einfach in den oberen Teil der Druckregelkammer 36 eingeschlossen sein.

Der Ventilteller 40 ist mit einer Anzahl öffnungen 52 zum statischen Ausgleich versehen, welche die Hochdruckkammer 20 und das Innere der Druckregelkammer 36 verbinden. Durch diese ist im Ruhezustand, unter statischen Bedingungen, der Druck zu beiden Seiten des Ventiltellers 40 ausgeglichen. Vermittels der Querschnittsfläche des Ventilschaftes 42 entsteht ein Druckdifferential,durch das die wirksame Fläche 40b der Rückseite des Ventiltellers kleiner als die Fläche der Vorderseite 40a wird. Diesem Druckdifferential wirkt die Eichfeder 48 entgegen, die eine verhältnismäßig kleine Federkonstante haben kann. In der Bodenwand l8 des Kolbens befindet sich ein überdruckventil 54, das einen Strom des dämpfenden Mediums von der Niederdruckseite zur Hochdruckkammer 20 ermöglicht, so daß der Kolben 12 unter Einwirkung der Rückstellfeder 24 nach links in Fig. 1 zurückgehen können und der Stoßdämpfer in seine ausgefahrene

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Lage zurückkehrt, nachdem der die Energie eines Stosses gedämpft hat. Das zylindrische Gehäuse 34 der Druckregelkammer ist auf seinem Umfang in der Nähe des Ventilsitzes 19 mit mehreren Stromungsdurchgangsöffnungen 56 versehen, so daß sie von dem Ventilteller 4O₃ wenn er in seiner Ruhelage gegen den Sitz 19 anliegt und die Verbindungsöffnung 38 verschließt, auch die öffnungen 56 vollständig abdeckt, so daß keine Strömung des dämpfenden Mediums durch sie hindurch stattfinden kann.

Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Relativlage der beweglichen Teile der Druckregelkammer während verschiedener Stadien des DämpfungsVorgangs. In Fig. 2 sind diese Teile in der Lage gezeigt, die sie kurz nach Beginn einer Stoßbeanspruchung auf die Kolbenstange 14, wie durch den Pfeil 58 angedeutet, einnehmen. Wenn eine plötzliche Stoßkraft entsprechend dem Pfeil 58 die Kolbenstange 14 beaufschlagt, sucht die Bodenwand 18 des Kolbens sich nach rechts zu bewegen, wodurch der Druck des dämpfenden Mediums in der Kammer 20 erhöht wird. Innerhalb der Druckregelkammer 36 kann nicht gleichzeitig eine Druckzunahme stattfinden, da die Ausgleichsöffnungen 52 zu klein sind, um eine rasche Durchgangsströmung zuzulassen. Infolgedessen spricht die Eichfeder auf die Belastung an, die durch den Druck auf die ganze Vorderseite der Kolbenfläche bewirkt wird, die Feder wird rasch komprimiert und der Ventilteller 40 beginnt rasch sich nach links zu bewegen, sobald der Druck den Wert überschreitet, der

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durch die Eichfeder ausgeglichen werden kann.

Wenn der Druck in der Kammer 20 weiter zunimmt, gibt der äußere Umfang des Ventiltellers 40 die Strömungsdurchgangsöffnungen 56 frei und erlaubt eine direkte Strömung, wie in Fig. 2 durch Pfeile angegeben, von der Hochdruckseite 20 durch die öffnungen 56 und 32 in die Niederdruckkammern 22. Bei Nichtvorhandensein einer Luftkammer und bei hohen Stoßgeschwindigkeiten würde die Bewegung des Ventiltellers ¹IO durch die Hydraulikflüssigkeit in der Kammer 36 gehemmt, ebenso die Geschwindigkeit, mit der das dämpfende Medium aus dieser Kammer entfernt werden könnte. Das Vorhandensein der Luftkammer 50 erlaubt jedoch eine augenblickliche Verminderung des Volumens der Kammer 36, da die anfängliche Stoßbelastung sich unmittelbar auf die Luftkammer auswirkt und diese zusammendrückt wie in Fig. 2 gezeigt. Infolgedessen spricht der Ventilteller 40 auf einen plötzlichen Stoß rasch an sowie wenn die öffnungen 52 für· den statischen Ausgleich überhaupt nicht vorhanden wären, gibt die Durchgangsöffnungen 56 frei und erlaubt augenblicklich eine Durchgangsströmung mit der höchstzulässigen Geschwindigkeit wie sie durch die Größe und Anzahl der öffnungen 56 bestimmt ist. Es wurde gefunden, daß die Anwendung der Luftkammer 50 die Ansprechzeit des Ventiltellers 40 etwa um das Hundertfache gegenüber einem gleichartigen Stoßdämpfer ohne solche Kammer vergrößert.

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Nachdem die Luftkammer zusammengedrückt ist, beeinflußt sie die Punktion der Druckregelung nicht mehr, wie aus Fig. zu ersehen. Nach dem Beginn des Stosses verschiebt sich der Kolben 13 weiter nach rechts, aber der Druck in der Kammer sucht abzufallen oder mit anderen Worten die Strömungsgeschwindigkeit des dämpfenden Mediums nimmt ab infolge der Energieaufnahme des Stoßdämpfers. Wenn der Druck an dem Ventilteller 40 abnimmt, sucht die Eichfeder den Ventilteller zurück nach rechts zu drücken, wobei die Öffnungen 56 allmählich abgedeckt werden und die Strömung aus der Hochdruckkammer stetig kleiner wird. Das Tellerventil 40 stellt sich also selbsttätig entlang den Strömungsdurchgangsöffnungen ein, um einen unter den jeweils vorherrschenden Strömungsbedingungen konstanten hohen Druck in der Kammer 20 aufrechtzuerhalten. Die Lage des Ventiltellers ändert sich also von einem Zustand, bei welchem die öffnungen 56 bei den Bedingungen einer extrem großen Strömung voll freigegeben sind zu einem Zustand, bei welchem die öffnungen bei Bedingungen einer sehr geringen Strömung fast bedeckt sind. Durch die Wirkung der Eichfeder 48 auf die Hochdruckkammer 20 vermittels des Tellerventils 40 wird somit eine Kraftrückkopplung geschaffen, durch die das ganze System druckabhängig und unabhängig von der Stoßgeschwindigkeit oder der relativen Kolbenstellung gemacht wird, was ein Ergebnis der selbsttätigen Einstellung des Ventiltellers ist. Beim Rückkehrhub kehrt Dämpfungsmedium

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unter Einwirkung der Feder 2k über das Rückstellventil 54 in die Kammer 20 zurück und es tritt ein Druckausgleich zu beiden Seiten des Tellers 40 über die öffnungen 52 in Verbindung mit dem zusätzlichen Einfluß der Feder 48 ein.

Fig. 4 veranschaulicht die Arbeitscharakteristiken eines Stoßdämpfers gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem solchen früherer Art. Die Ordinate des Kurvenbilds entspricht der Belastung in pound und die Abszisse dem Kolbenhub eines Stoßdämpfers in Richtung des Pfeils links von der Ordinate. Die Kurve 60 stellt die grundsätzliche Form einer Ansprechcharakteristik eines Stoßdämpfers ohne die Merkmale der Erfindung und mit unveränderlichen Durchgangsöffnungen dar. Es zeigt sich, daß vom Koordinatennullpunkt bei Auftreten eines Stosses zunächst eine hohe Lastspitze auftritt, was darauf zurückzuführen ist, daß der Kolben und das hydraulische Dämpfungsmedium nicht in der Lage sind, genügend schnell zu reagieren. Nachdem das hydraulische Medium zu strömen begonnen hat, verjüngt sich die Lastspitze rasch, statt gleichmäßig zu verlaufen bis die gesamte Stoßenergie gedämpft ist und der Kolbenhub das Ende seines Arbeitswegs erreicht hat. Es ist dies nur eine qualitativ bedeutsame Kurve zur Erläuterung des Ansprechverhaltens eines Stoßdämpfers ohne Größenangaben. Solche Stoßdämpfer sind abhängig von der Stoßgeschwindigkeit, und ohne Bekanntsein von deren Größe ist die Größe der Lastspitze nicht berechenbar. Jedoch tritt

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auf jeden Pall eine Lastspitze auf und gerade hierdurch werden häufig mechanische Beschädigungen des Stoßdämpfers und/oder des Aufbaues,an dem sie angewendet sind, verursacht.

Im Gegensatz hierzu zeigt die Kurve 62 die Belastungscharakteristik eines Stoßdämpfers nach der Erfindung. Angenommen, die Höhe 64 auf der Ordinate stellt die maximal zulässige Belastung des tragenden Aufbaues dar, so zeigt sich, daß die Kurve 62 rasch ansteigt, sich der Höhe 64 als Grenzwert nähert, daß aber dann mittels des Druckregelsystems die Belastung auf dem ganzen Kolbenhubweg annähernd konstant gehalten wird, bis dfe gesamte Stoßlast gedämpft ist und die Kolbenbewegung aufhört. Der relativ flache Teil der Kurve 62 fällt leicht ab gegenüber der Höhe 64, was darauf zurückzuführen ist, daß die Rückstellkraft der Eichfeder in Wirklichkeit nicht konstant ist, sondern leicht zunimmt, wenn diese voll zusammengedrückt wird als wenn sie voll ausgedehnt ist. Die Charakteristik der Eichfeder vermindert also die Wirksamkeit des Stoßdämpfers zwar ein wenig, aber durch Verwendung einer Feder, die eine für den gesamten Bereich ihres Arbeitswegs relativ gleichmäßige Federkonstante hat, läßt sich dieser Verlust an Wirkungsgrad außerordentlich klein halten.

Wenn die Ordinate die Kolbengeschwindigkeit bezeichnet, so stellt die gestrichelt gezeichnete Kurve 66 den Verlauf der Geschwindigkeit des Kolbens vom Beginn seiner Bewegung

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beim Auftreffen des Stosses bis zum Ende des Kolbenweges dar. Es zeigt sich, daß bei einem Stojouämpfer nach der Erfindung die Kolbengeschwindigkeit ihr Maximum in sehr kurzer Zeit nach dem Auftreffen erreicht und dann annähernd gradlinig bis auf null abnimmt.

Die Kurve 60 läßt erkennen, daß die Lastspitze die Leistungsfähigkeit der tragenden Konstruktion bedeutend übersteigt, was darauf zurückzuführen ist, daß die Stoßdämpfer früherer Art nicht in der Lage waren, Spitzenbelastungen zu beherrschen. Infolgedessen mußten Stoßdämpfer für Anwendungsfälle, bei denen solche Spitzenlasten vorauszusetzen waren, im allgemeinen so ausgelegt werden, daß die Spitzenlast die Belastungsfähigkeit der Konstruktion nicht überschreitet, was darauf hinausläuft, daß ein bedeutend größerer Kolbenhub erforderlich ist, um die gesamte Stoßenergie zu dämpfen, und daß ein solcher Stoßdämpfer einen sehr schlechten Wirkungsgrad hat. Wenn es auch in Fig. 4 nicht gezeigt ist, so ist doch bekannt, daß die Lastcharakteristik pneumatischer Stoßdämpfer vom Punkt des Auftreffens des Stosses an allmählich zunimmt und ein Maximum erreicht, wenn der Kolbenhub sich dem Ende seines möglichen Arbeitswegs nähert. Die Fläche unterhalb der Lastkurve ist in jedem Falle_ sowohl bei der Erfindung als auch bei dem Stand der Technik, ein Maß für das Stoßdämpfungsvermögen des Stoßdämpfers. Offensichtlich entspricht eine Lastcharakteristik von der Form etwa der Kurve 62 einer besonders hohen Leistungsfähigkeit eines Stoßdämpfers.

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Claims

Patentansprüche

1.) Stoßdämpfer gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

ein länglicher Zylinder mit dicht verschlossenen Stirnwänden, in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, dessen Bodenwand die Trennwand zwischen einer Hochdruckkammer und einer Niederdruckkammer bildet, welche ein hydraulisches Medium enthalten, und eine Verbindungsöffnung zwischen beiden Kammern aufweist;

eine an dem Kolben auf der Seite der Niederdruckkammer angebrachte Druckregelkammer in Form eines Hohlzylinders mit einem geschlossenen und einem offenen Ende, das mit dem Kolben in der Nachbarschaft der Verbindungsöffnung verbunden ist und einen Ventilsitz bildet, wobei mehrere Auslaßöffnungen in der Wand des Hohlzylinders vorgesehen sind und eine Ventilvorrichtung mit einem gegen den Ventilsitz verschiebbaren Ventilteller in der Druckregelkammer angeordnet ist, der einen Ventilschaft trägt, der das geschlossene Ende der hohlzylindrischen Druckregelkammer durchsetzt, in der eine Druckfeder, welche den Ventilteller gegen den Ventilsitz zu drücken sucht, und getrennt davon eine Luftkammer von veränderbarem Volumen angeordnet sind.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer von veränderbarem Volumen durch einen mit Luft gefüllten, lose in die Druckregelkammer eingelegten

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vorzugsweise toroidförmigen Balgen aus elastischem Material gebildet ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen in der zylindrischen Wand der Druckregelkammer in der Nachbarschaft des Ventilsitzes angeordnet sind und daß der Ventilteller derart in der Druckregelkammer verschiebbar ist, daß er diese Durchgangsöffnungen je nach seiner Lage entweder verschließt oder mehr oder weniger freigibt.

4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilteller eine oder mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen sind.

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