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HULSENFEDERELEMENT MIT HYDRAULISCHER DäMPFUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hülsenfederelement mit hydraulischer
Dämpfung, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse mit darin angeordneter Druckfeder
und einem Kolben und Kolbenstange aufweisenden Dämpfungselement, das in der einen
Richtung starr und in der anderen Richtung federnd elastisch abgestützt ist, insbesondere
Rücklauffederung mit Vorlaufdämpfung für automatische Feuerwaffen.
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Derartige Rücklaufeinrichtungen sind in vielfältigen Ausführungen
bekannt. Bei Maschinenkanonen treten häufig unterschiedliche Bremskräfte auf, wenn
in Folge ungleich langer Waffenrück- und Vorläufe die Geschwindigkeiten in Abhängigkeit
der Wiege verschieden sind und oder wenn aus Gründen der Waffenfunktion, wie es
bei Rücklaufeinrichtungen für schwimmend gelagerte Maschinenkanonen der Fall ist.
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Hierbei soll die Bremskraft an keiner Stelle des Vorlaufweges die
Kraft der Rücklauffeder überschreiten, damit - wie es bei einem Feuerstoß vielfach
auftritt - keine oder nur unwesentliche Kräfte auf die Wiege nach vorn übertragen
werden. Andererseits ist eine gewisse Mindestbremskraft erforderlich um einen großen
Kadenzstreubereich der Waffe zu beherrschen. Die genannten Probleme sind gemäß der
DT-PS 1914188 dadurch gelöst, daß ein mit der Waffe verbundener Zylinder längs verschiebbar,
in einem die Rücklaufeinrichtung aufnehmenden und mit dem feststehenden Teil der
Waffe verbundenen Gehäuse, angeordnet und beidseitig gegen Federwiderlager abgestützt
ist und daß der aus der vorderen Zylinderstirnwand austretende Teil der Kolbenstange
als Stößel ausgebildet und beim Vorlauf auf das vordere Federwiderlager abstützbar
ist, bevor der Zylinder selbst seine Ausgangsstellung erreicht hat.
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Bei dieser bekannten Ausführungsform ist der Zylinder, der den Dämpferkolben
aufnimmt, ein vom Gehause getrenntes und in diesem verschiebbares Bauteil. Es müssen
ferner zwei Federn für die beidseitig vom Zylinder angeordneten Feder derl a ger
vorgesehen werden, wodurch einerseits ein relativ komplizierter Aufbau erforderlich
wird und wodurch andererseits nur Federn mit einer relativ steilen Federkennlinie
verwendet werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Ausftihrungsform
zu verbessern und ein Hülsenfederelement mit hydraulischer Dämpfung zu schaffen,
das einfach im Aufbau ist, aus wenigen Teilen besteht, leicht montierbar ist und
dennoch die gewünschte Dämpfung zu erreichen -estattet unter Herabsetzung der in
den Endlagen auftretenden Federkräfte.
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Ferner soll dieses Element bei Verwendung als Rücklauffederung mit
Vorlaufdämpfung mit automatische feuerwaffen mit dem aus dem DT-PS 1914188 bekannten
Gerät austauschbar sein.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse den Zylinder
für das Dämpfungselement bildet und an beiden Enden einen Bund aufweist, daß der
Dämpferkol en verschiebbar auf der Kolbenstange gelagert ist, die an ihren Enden
kolbenartig verdickt ist und im Zylinder ãbgeaichtet geführt ist, und daß die Feder
einerseits direkt und andererseits unter Zwischenschaltung des Dämpferkolbens 50'lohl
auf den Innenflächen der kolbenartigen Verdickungen der Kolbenstange, als auch auf
den Bunden des Gehäuses abstützbar ist.
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Durch diese Ausbildung des HülsenfederelementDs ist es möglich, mit
nur einer einzigen Feder auszukomme.:., die sich praktisch über die gesamte Länge
des Gehäuses erstreckt und Dank ihrer Einspannung und der Auflager im Geräuse und
an der Kolbenstange als Federwiderlager für beide Bewegung richtungen dient. Die
Anzahl der benötigten Teile für das Hülsenfederelement wird dadurch stark herabgesetzt.
Durch
die Länge der Feder kann diese mit einer flachen Kennlinie
versehen werden, so daß die in den Endlagen nntstehenden Federkräfte herabgesetzt
werden. Es kann schließlich erreicht werden, daß die durch den Dämpferkolben erzeugte
Bremskraft an keiner Stelle die Kraft der Feder überschreiten kann, da sich der
Dämpferkolben auf der Weder abstützt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse
an seinem einen Ende einen angedrehten Bund und an seinem anderen Ende einen Bund
in Form einer in das Gehäuseende eingeschraubten Buchse aufweist, wobei die Gewindelänge
der Buchse so gemessen ist, daß der Feder durch das Einschrauben die geforderte
Vorspannung für beide Richtungen erteilt wird.
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Auf diese Weise ist eine sehr einfache Montage gewährleistet, da es
genügt, den Dämpferkolben in die Feder und eine Unterlegscheibe in das Gehäuse einzuführen
und dieses dann durch Einschrauben der Buchse zu verschließen. Die kolbenartigen
Verdickungen an den Enden der Kolbenstangen bestehen hierbei aus Hülsen, die mit
der Kolbenstange form- oder kraftschlüssig verbunden sind, wobei der Abstand der
zum Zylinderraum gerichteten Innenflächen der Hülsen gleich dem Abstand der Bunde
im Gehäuse ist.
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Auf diese Weise wird eine definierte Ruhelage des Gehäuses gegenüber
der Kolbenstange erreicht, aus der eine Verschiebung nur unter überwindung der Vorspannkraft
der Feder möglich ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kolbenstange
hohl ausgebildet und an jedem Ende mit Stopfen verschlossen, wobei die Fl üssi gkei
tsräume vor und hinter dem Dämpferkolben über radiale Bohrungen in der Kolbenstange
miteinander in Verbindung stehen.
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Auf diese Weise kann man je nach Größe der Bohrungen eine in beide
Richtungen gleichwirkende mehr oder weniger große Dämpfung erreichen, während durch
die an sich bekannten im Dämpferkolben vorgesehenen Bohrungen und Ventilen eine
je nach Bewegungsrichtung unterschiedlich große Dämpfung erreicht wird.
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Die hohle Ausbildung der Kolbenstange ermöglicht es ferner in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung einen Ausgleichsraum für die Hydraulikflüssigkeit zu
schaffen, um temperaturbedingte Veränderungen des Flüssigkeitsvolumens auszugleichen.
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Dies wird dadurch erreicht, daß in der hohlen Kolbenstange eine Ausgleichskolben
abgedichtet geführt ist, dessen eine Seite über die radialen Bohrungen in der Kolbenstange
mit den Flüssigkeitsräumen in Verbindung steht und dessen andere Seite von einer
Druckfeder belastet ist.
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Schließlich wird durch die gemäß einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehene Verbindung der Hülsenstopfen und der Kolbenstange mittels
quer angeordnete Spannstifte eine sehr einfache Montage- und Demontagemöglichkeit
geschaffen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen - Figur 1 einen Längsschnitt durch das Hülsenfederelement in Ruhestellung
- Figur 2 eine Vorderansicht in Richtung I des Hülsen elements - Figur 3 einene
Längsschnitt des Hülsenfederelements in der einen äußersten Stellung und - einen
Längsschnitt des Hülsenfederelements in der anderen äußersten Stellung.
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Wie man in der Zeichnung erkennen kann, besteht das Hülsenfederelement
aus einem zylindrischen Gehäuse 2 das bei der Anwendung als Rücklauffederung mit
Vorlaufdämp,ung für automatische Feuerwaffen mit einem Mitnehmerzapfen 2a versehen
ist, der in eine entsprechende Ausnehmung der Feuerwaffe eingreift. An seinem einen
Ende weist d;s Gehäuse 2 einen angedrehten Bund 2b auf, gegen den sich der Dämpferkolben
6 abstützt. In das andere Ende des Gehäuses 2 ist die mit einem Gewinde 10a versehene
Buchse 10 eingeschraubt, deren zum Zylinderraum 2c gerichtete Fläche einen Bund
zur Abstützung der Druckfeder 4 unter Zwischenschaltung der Scheibe 38 bildet. Die
Buchse 10 ist mittels der Dichtung 36 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet. Das Gewinde
10a ist als Langgewinde ausgebildet, um auf diese Weise d r Feder 4 durch das Einschrauben
die geforderte Vorspannung erteilen zu können. Der Dämpferkolben 6 dient als Abstutzung
der Druckfeder 4 und weist die Bohrungen 6a und 6b auf, wobei die Bohrungen 6a durch
das Ringventil 6c verschlossen werden können, so daß die Dämpfungswirkung des Kolbens
6, je nach dem in welcher Richtung die Flüssigkeit durch ihn hindurchströmt, verschieden
groß oder sogar praktisch gleich Null sein kann.
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Im Gehäuse 2 ist die Kolbenstange 8 verschiebbar angeordnet.
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Sie weist an ihren Enden kolbenartige Verdickungen auf, die als Hülsen
12,14 ausgebildet sind. Diese Hülsen sind mit nach außenragenden Lappen 12b, 14b
versehen, während die Kolbenstange 8 entsprechende Lappen 8c aufweist. In die Enden
der hohlen Kolbenstange 8 sind die Stopfen 16,18 eingeführt, deren Enden ebenso
wie die Lappen 8c 1?b , 14b eine Querbohrung aufweisen durch die die Spannstifte
24 hindurchgesteckt werden, um die Kolbenstange 8, die Hülsen 12, 14 und die Stopfen
16, 18 miteinander zu verbinden.
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Die Hülsen 12,14 sind gegenüber dem Gehäuse 2 durch die Dichtringe
34 abgedichtet, während sie gegenüber der Kolbenstange 8 durch die Dichtringe 32
abgedichtet sind. Der Abstand der Innenflächen 12a, 14a der Hülsen 12,14 ist gleich
dem Abstand zwischen dem Bund 2b und der Innenfläche 10b der Buchse 10, so daß sich
die Feder 4 in der dargestellten Ruhestellung über die Ringscheibe 38 sowohl auf
der Buchse 10 als auch auf der Hülse 12, sowie über den Dämpferkolben 6 sowohl auf
dem Bund 2b des Gehäuses 2 als auch auf der Hülse 14 abstützt. In der hohlen Kolbenstange
8 ist der mittels der Dichtung 30 abgedichtete Ausgleichskolben 20 angeordnet. Die
eine Seite des Ausgleichskolbens 20 steht über die Bohrungen 8a, 8b mit den mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinderräumen 2c, 2d in Verbindung, während die
andere Seite des Ausgleichskolbens unter der Wirkung der Druckfeder 22 steht die
sich auf dem Stopfen 16 abstützt. Da der Stopfen 18 durch die Dichtung 30 nach außen
abgedichtet ist, steht ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Ausgleichsraum 8d
zur Verfügung, der bei Volumenänderungen der Hydraulikflüssigkeit aufgrund von Temperaturschwankungen
für einen Ausgleich sorgt. Die Bewegung des Ausgleichskolbens 20 in Richtung des
Stopfens 18 ist durch einen quer angeordneten Spannstift 26 begrenzt, damit der
Ausgleichskolben auf keinen Fall die Bohrung 8a überlaufen kann.
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Wie aus den Figuren 3 und 4 erkennbar, läßt sich die Kolbenstange
8 gegenüber dem Gehäuse 2 in die jeweils gezeigten äußersten Stellungen verschieben.
Bei der in Figur 3 gezeigten Stellung ist die Hülse 14 ganz in das Gehäuse 2 hineingeschoben
und die Hülse 12 ist um ein entsprechendes Stück aus dem Gehäuse 2 herausgeschoben.
Hierbei wird die Druckfeder 4 entsprechend zusammengedrückt, wobei diese sich einerseits
unter Zwischenschaltung der Ringscheibe 38 auf der Buchse 10 abstützt und andererseits
unter Zwischenschaltung des Dämpferkolbens 6 auf der Hülse 14 abstützt.
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Während der Bewegung in die gezeigte Stellung vergrößert
sich
der Zylinderraum 2d, während sich der Zylinderraum 2c entsprechend verkleinert und
die Hydraulikflüssigkeit wird durch die Bohrungen 6a, 6b im Dämpferkolben 6 in den
Zylinderraum 2d hinübergedrückt. Hierbei ist das Ringventil 6c von seinem Sitz abgehoben,
so daß in diese Richtung nur eine geringe Dämpferwirkung erzeugt wird. Ein Teil
der Hydraulikflüssigkeit strömt auch durch die Bohrung 8a in den Ausgleichsraum
8d und die Bohrung 8b in den Zylinderraum 2d. Um in die in Figur 4 gezeichnete Stellung
zu gelangen, bewegt sich die Kolbenstange 8 unter der Wirkung der Feder 4 zunächst
in die in Figur 1 gezeigte Stellung und kann unter der Einwirkung einer äußeren
Kraft und erneutem Zusammendrücken der Feder 4 in die in Figur 4 gezeigte Stellung
gelangen. In diesem Falle wird die Druckfeder 4 zusammengeschoben, indem diese sich
einerseits auf der Hülse 12 unter Zwischenschaltung der Scheibe 38 abstützt und
andererseits auf dem Bund 2b des Gehäuses 2 unter Zwischenschaltung des Dämpferkolbens
6. Während dieser Bewegung verschließt das Ringventil 6c die Bohrung 6a. Die aus
dem Zylinderraum 2d in den Zylinderraum 2c zurückfließende Hydraulikflüssigkeit
kann also nur noch über die Bohrung 8b, die Ausgleichsbohrung 8d und die Bohrung
8a in der Kolbenstange 8 in diesen Zylinderraum 2c gelangen, so daß gegenüber der
entgegengesetzten Bewegungsrichtung eine erhöhte Dämpferwirkung erzielt wird. Wird
nun die Kolbenstange 8 gegenüber der Hülse durch eine uber die Federkraft hinausgehende
äußere Kraft so beschleunigt, daß die daraus resultierende Dämpferkraft des Dämpferkolbens
6 die Federkraft der Feder 4 übersteigt, so bleibt der Dämpferkolben 6 gegenüber
der Kolbenstange 8 bei der Verschiebung zurück und hebt von der Innenfläche 14a
der Hülse 14 ab. Das heißt also, daß die in diese Richtung wirkenden Kräfte die
jeweilige Spannkraft der Feder 4 nie überschreiten können.
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Das beschriebene Hülsenfederelement ist anwendbar als Fahrzeug- und
Flugzeugfederung wo es als Bauteil überall da eingesetzt werden kann, wo eine in
sich geschlossene Federdämpfereinheit montiert werden kann. Bei der Verwendung als
Rücklauffederung mit Vorlaufdämpfung für automatische Feuerwaffen besteht der große
Vorteil, daß aufgrund der langen Feder 4 eine flache Federkennlinie erreichbar ist,
so daß bei der vorgegebenen Rücklaufenergie und dem ebenfalls feststehenden Weg
eine Verringerung der auf die Wiege übertragenen Kräfte erreicht werden kann. Ein
weiterer großer Vorteil des Hülsenfederelementes liegt darin, daß mit einfachen
Mitteln der Ausgleichsraum 8d geschaffen werden kann, so daß die durch die Erwärmung
des Hydrauliköls entstehende Volumvergrößerung ohne Belastung der Dichtungen aufgefangen
werden kann. Die Montage des Hülsenfederelementes ist stark vereinfacht, da nur
ein Einschraubteil in Form der Buchse 10 vorhanden ist, während die übrigen Elemente
durch Spannstifte miteinander verbunden werden. Schließlich ist bei dieser Ausführungsform
die Austauschbarkeit mit vorhandenen Rückl auffederungen mit Vorlaufdämpfung gewährleistet.
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