DE2811020A1

DE2811020A1 - Mechanisch-hydraulische vorrichtung zur abbremsung einer stoessen und schwingungen unterworfenen last

Info

Publication number: DE2811020A1
Application number: DE19782811020
Authority: DE
Inventors: Jean Masclet
Original assignee: Messier Hispano SA
Current assignee: Messier Hispano SA
Priority date: 1977-03-16
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1978-09-21
Also published as: IT1193169B; US4241814A; DE2811020B2; DE2811020C3; JPS53143870A; CA1078884A; IT7821159A0

Description

DIPL.-ING. HOBST RSSE Di PL.-3MG. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

2811

MESSIER -HISPMO
Patentgesuch vom 13. März 1978

3353 Bad Gandersheim, 13. MdJZ Postfach 129
Hohenhöfen 5 Telefon: {05382} 28«

Ttilegramm^Adresse: Sledpaleni Bidjjandersheim

Unsere Akten-Nr.

2506/69

MESSIER -HISPANO -BUGATTI 5, rue Louis Le^eune

92120 MONTROUGE/Frankreich

Mechanisch-hydraulische Vorrichtung zur Abbremsung einer Stößen und Schwingungen unterworfenen Last

Die Erfindung betrifft eine mechanisch-hydraulische Vorrichtung zur Abbremsung einer Stoßen und Schwingungen unterworfenen Last. Sie betrifft insbesondere eine mechanisch-hydraulische Vorrichtung mit einer Schrauben-Gewindeanordnung, deren eines Element sich axial bezogen auf einen Körper zu verschieben in der Lage ist, in welchem Körper das andere Element drehbar angeordnet ist.

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Man weiß, daß in den Anlagen, die Rohrleitungsnetze oder Hängelasten einer ganz anderen Natur aufweisen, wie sie in Nuklearanlagen, Meßplattformen etc. angetroffen werden, diese Lasten aufgehängt oder angelenkt sein müssen, um langsame Verformungen, beispielsweise thermischen Ursprungs der Lasten selbst oder der Elemente, die ihnen benachbart sind, zu ermöglichen.

Auf der anderen Seite erscheint es notwendig, diese Belastungen bzw. Lasten dynamisch zu stabilisieren, um sie ebenso wie ihre benachbarten Elemente zu schützen, wenn die mechanische Umgebung zu sehr angehoben wird,wie es beispielsweise der Fall ist bei Erdbeben, Explosionen, Brüchen von Elementen etc.

Zu diesem Zwecke sind schon Vorrichtungen entwickelt worden, die man zwischen einer angehängten oder angelenkten Last und einer festen Abstützung anordnen kann und die sich verlängern oder verkürzen können, wobei sie dabei bei langsamen Bewegungen, die beispielsweise auf thermische Verformungen der der Last benachbarten Elemente zurückzuführen sind, geringe Kräfte und beachtliche Kräfte bei äußeren plötzlichen und hin und her schwingenden Belastungen entgegensetzen können, um dabei die Lasten statisch zu stabilisieren.

Die bekannten Vorrichtungen sind in zwei Kategorien einzuordnen. Die erste Kategorie umfasst einen hydraulischen Dämpfer, wie er beispielsweise in der DE-OS 2 540 701 beschrieben ist.

Dieser hydraulische Dämpfer besitzt einige Nachteile, nämlich einerseits eine nicht vernachlässigbare Wahrscheinlichkeit von hydraulischen Leckagen im Betrieb in diesem Dämpfer aufgrund einer Vielzahl von Abdichtungen für bewegte Teile und andererseits und insgesamt ein Mangel an Steifigkeit in der Anordnung der Vorrichtung, was darauf zurückzuführen ist, daß ein großes Volumen an hydraulischem Fluid vorhanden ist. Es ist

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klar, daß der hydraulische Dämpfer ebenso-wenig Resonanzschwingungen Widerstand entgegensetzen wird, da das hydraulische Fluid ein großes Volumen aufweist.

Die zweite bekannte Kategorie umfasst einen mechanischen Dämpfer, bei dem die Trägheitskraft großer Massen eine Rolle spielt, welche durch Umsetzung einer linearen Verschiebung in Rotation versetzt werden können; dieser mechanische Dämpfer besitzt jedoch einen größeren Nachteil, der darin besteht, daß er die Verschiebegeschwindigkeit unter der Wirkung anormal starker Kräfte zu begrenzen nicht in der Lage ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Abbremsung einer Stoßen und Schwingungen unterworfenen Last zu schaffen, die langsamen Verformungen (thermische oder andere) nur geringe Kräfte, dagegen Verschiebungen, die sich unter der Wirkung großer Beschleunigungen (Stoßen oder Schwingungen) entwickeln, eine Blockierreaktion entgegensetzt, welche es gestattet, die Verschiebegeschwindigkeit unter der Wirkung anormal erhöhter Kräfte zu begrenzen, und welche schließlich eine erhöhte Steifigkeit gegenüber den Kräften bietet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das letztere Element die Relativbewegung zwischen den bewegten Mitteln und den Mitteln zur Abbremsung der bewegten Mittel steuert, welche zu einer Vorrichtung zur hydraulischen Abbremsung gehört.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß das Element, welches drehbar in dem Körper angeordnet ist»den Antrieb eines Umwandlers eines geschlossenen Hydraulikkreises steuert, welcher einen geringen Inhalt hat und von dem

Körper getragen wird, wobei die Liefermenge des Wandlers mittels einer Vorrichtung mit kalibrierter Öffnung reguliert

wird, und wobei die gesamte Bewegung desjenigen der Elemente der Schrauben-Gewindeanordnung, welches durch eine axiale Verschiebung bewegt ist, durch das andere in eine Drehung versetzt wird, welche eine hydraulische Abbremsung auf das Niveau der Vorrichtung mit kalibrierter Öffnung bewirkt, welche zur Abbremsung aufgrund der Trägheit hinzukommt, was von der einfachen Anwesenheit der die Vorrichtung bildenden mechanischen Elemente herrührt.

Bei dieser Ausführungsform sind die beweglichen Mittel und die Abbremsmittel der Vorrichtung zum hydraulischen Abbremsen jeweils durch das Hydraulikfluid oder das hydraulische Fluid und durch die kalibrierte Öffnung gebildet.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahingehen, daß dar Umwandler des Hydraulikkreises eine reversible Pumpe ist, die Hydraulikfluid in Verbindung mit einem Behälter für das Hydraulikfluid in die Vorrichtung mit kalibrierter jffnung, die in Form eines reversiblen Steuerventiles gebildet ist, fördert und deren Ausgang mit dem Eingang der Pumpe fest verbunden ist.

Man kann dabei verschiedene Typen von Steuerventilen verwenden, beispielsweise Klappenventile, statische Ventile mit Blenden oder Klappenplatten, welche so ausgebildet sind, daß sie eine kalibrierte Mündung aufweisen, welche eine Drosselöffnung bildet, wobei der Durchfluß des hydraulischen Fluids durch diese eine hydraulische Abbremsung bewirkt, die vorteilhaft so gewählt werden kann, daßsie proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit der Zirkulation des hydraulischen Fluids ist, wobei diese Geschwindigkeit selbst proportional der Verschiebungsgeschwindigkeit des Elementes der Schrauben-

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Gewindeanordnung ist, welches sich verschiebt, und zwar durch Verwendung besonderer Drosselöffnungen. Hierzu kann man ein symmetrisches Tentil auswählen, welches an beiden Enden eine Klappenfläche aufweist, die schwimmend zwischen zwei Anschlägen angeordnet ist und von einer zentralen Drosselöffnung durchdrungen ist, wobei der mittlere Bereich des Ventiles in Verbindung mit einem Behälter für ein Hydraulikfluid steht.

Was den Antrieb der Pumpe betrifft, so kann dies direkt durch das drehbar innerhalb des Körpers angeordnete Element oder ebenso gut durch Zwischenfügung von Getrieben, beispielsweise von Kegelzahngetrieben, rechtwinkligen Getrieben,in gleicher Weise auch geradlinigen Getrieben,realisiert werden, und zwar entsprechend der Anordnung, in der man die Pumpe am Körper anbringen will.

Um das entgegengesetzte Moment zu erhalten, was dazuführt, daß dasjenige der Elemente der Schrauben-Gewindeanordnung, welches durch eine Verschiebung bewegt wird, sich nunmehr um das andere bewegt, ist eine Führung

bezogen auf den Körper notwendig. Dies kann man beispielsweise mittels einer Gleitschiene, einer Feder oder eines Zirkels (compas) erreichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann dahingehen, daß die Schraubenspindel der Schrauben-Gewindeanordnung eine kugel- oder wälzkörpergelagerte Schraubenspindel ist, und daß das Gewindeteil, welches fest mit einer Hülse durch Zwischenfügung derselben verbunden ist, als Antrieb des hydraulischen Umwandlers wenn das Gewindeteil drehbar im Körper angeordnet ist, oder als Führung bezogen auf den Körper dient, wenn das Gewindeteil sich in axialer Richtung gegenüber letzterem zu verschieben in der Lage ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, daß ein Rotor, der wenigstens eine sich drehende Oberfläche aufweist,

die mit einem geringen, von einem hydraulischen Fluid angefüllten Zwischenraum gegenüber wenigstens einer festen Fläche angeordnet ist, derart, daß die gesamte Verschiebung desjenigen der Elemente der Schrauben-Gewindeanordnung, welches in axialer Richtung verschoben wird, durch das andere in eine Drehbewegung umgesetzt wird, die den Rotor antreibt, wobei sich das hydraulische Fluid in bekannter Weise den Relativdrehbewegungen der Flächen entgegenstellt, wobei es hierbei ein hydraulisches Abbremsen erzeugt, welches zur Abbremsung aufgrund der Trägheit hinzukommt.

Diese Ausführung besitzt den Vorteil, daß sie einen sehr einfachen Hydraulikkreis besitzt und daß sie eine hydraulische Abbremsung erzeugt, die direkt proportional der Geschwindigkeit der Verschiebung der Schrauben-Gewindeanordnung ist, die sich verschiebt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahingehen, daß der Rotor die Form einer zylindrischen Trommel besitzt, die drehbar in einer in gleicher Weise zylindrischen Kammer angeordnet ist, deren Wandungen fest mit dem Körper der Vorrichtung verbunden sind, wobei die Strömung des hydraulischen Fluids zwischen der äußeren Seitenwandung der Trommel und der inneren Seitenwandung der Kammer erfolgt.

In vorteilhafter Weise kann die zylindrische Trommel hohl sein und mit einem geringen Zwischenraum eine Hülse umgeben, die fest mit den Wandungen der Kammer verbunden ist, derart, daß die Strömung des hydraulischen Fluids in gleicher Weise zwischen der seitlichen Innenfläche der Trommel und der seitlichen Außenfläche der Hülse vorhanden ist.

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Tn vorteilhafter Weise kann die zylindrische Kammer, In der die Trommel drehbar angeordnet ist, einen hydraulischen Behälter bilden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

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Anhand der Zeichnung sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden, ohne daß damit eine Einschränkung des Schutzumfanges beabsichtigt wäre.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten schematischen Ausführungsform der mechanischen Einrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines mit der mechanischen Anordnung gemäß der Fig. 1 verbundenen besonderen Hydraulikkreises für eine erfindungsgemäße Torrichtung _f

Fig. 3 eine halbseitige Schnittansicht einer besonderen Ausführungsart der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Ansicht auf die hydraulische Einrichtung der Vorrichtung, die in der Fig. 3 dargestellt ist, von unten,

Fig. 5 eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A der Fig. 4,

Fig. 6 eine der Fig. 3 analoge Ansicht, mit der eine andere Ausführungsform dargestellt ist,

Fig. 7 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, in der eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,

Fig. 8, 9 drei Arten von Steuerventilen, entlang der

und 10 Längsachse geschnitten, die im Bereich der Erfindung benutzt zu werden geeignet sind,

Fig. 11 eine Aufsicht auf die mechanisch-hydraulische Vorrichtung gemäß einer Variante der Ausführungsform nach Fig. 71 wobei die mechanische Anordnung

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im Längsschnitt dargestellt ist und

Fig. 12 eine Schnittansicht der hydraulischen Einrichtung der Vorrichtung gemäß der Fig. 1.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2. Eine mechanisch-hydraulische Abbremsvorrichtung für Stoßen und Schwingungen unterworfenen Lasten nach der Erfindung besitzt eine Schrauben-Gewindeanordnung, in der eine Schraubenspindel 1, welche einen Ösenkopf 2 zur Verbindung sei es mit der Last, sei es mit einer Stütze trägt, mit einem Gewindeteil 3 in Verbindung steht, welches fest mit einer Hülse 4 einer im allgemeinen zylindrischen Form verbunden ist, wobei der Gewindeteil 3 und die Hülse 4 drehbar in einem Körper 5 gelagert sind, der einen Ösenkopf 6 zur Verbindung mit der Stütze oder mit der Last trägt. Das Ende der Schraubenspindel 1, welches den Ösenkopf 2 nicht trägt, ist in Form eines Anschlages 7 ausgebildet, derart, daß die Schraubenspindel 1 nicht aus dem Gewindeteil austreten kann. Der Anschlag 7 ist von einem Zapfen 8 durchdrungen, dessen Enden in zwei Führungsschienen 9 und 10 aufgenommen sind, welche sich diametral gegenüber liegen und an der inneren Fläche einer Führungshülse angebracht sind, welche Führungshülse 11 fest mit dem Körper verbunden und wenigstens teilweise von der drehbaren Hülse umgeben ist. Das Ende der Hülse 4» welches zum Boden des Körpers 5 hingerichtet ist, trägt ein Zahnrad 12, welches zu einem Kegelzahnradpaar gehört, dessen anderes Zahnrad 13 drehfest mit einer Welle 14 verbunden ist, welche das mit dem Losrad 16 einer Zahnradpumpe 17 in Eingriff stehende Antriebsrad 15 antreibt, wobei die Zahnradpumpe 17 in einem Anbaukörper 18 untergebracht ist, der an dem Körper 5 mit allgemein bekannten Mitteln befestigt ist. Die Pumpe 17 ist eine umsteuerbare Pumpe, deren zwei Eingänge(oder Ausgänge) über die Leitungen 19 und 20 geringer Länge mit zwei Eingängen (oder Ausgängen) eines symmetrischen Steuerventils 21 verbunden sind,

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welches mit einem Behälter 22 für hydraulisches Fluid in Verbindung steht, welches durch die Kraft einer Feder 23 auf einer im Behälter 22 befindlichen inneren Edlben 24 unter Druck gesetzt 1st. Der Behälter 22 stellt die Versorgung des Hydraulikkreises mit Hydraulikfluid sicher, welcher Hydraulikkreis abgeschlossen ist und ein geringes Fassungsvermögen aufweist, wobei der Hydraulikkreis durch die Pumpe 17, die Leitungen 19 und 20, das Ventil 21 und den Behälter 22 gebildet ist und wobei der Hydraulikkreis auf dem Körper mit allgemein bekannten Mitteln befestigt ist. Darüberhinaus bildet der Behälter 22 ein Ausgleichs- oder Sammelgefäß für die Ausdehnungen des Hydraulikfluids des Hydraulikkreises.

In dem Steuerventil 21 ist eine kalibrierte Durchgangsöffnung gebildet, die die beiden Eingänge (oder Ausgänge) dieses Ventiles miteinander verbindet, wobei die beiden Eingänge (oder Ausgänge) mit den Leitungen 19 und 20 verbunden sind. Demzufolge stellt sich jede Annäherungsbewegung der Last und der Stütze dar als ein Eindringen der Schraubenspindel 1 in

BewefiunK der den Körper 5, bezogen auf welchen diefScnraubenspindel 1 dank der Führungshülse 11 bei einer axialen Verlagerung oder Verschiebung in eine Drehbewegung des Gewindeteils, der Hülse und des Zahnrades 12 umgesetzt wird, welches das Zahnrad 13 und damit auch die Zahnradpumpe 17 antreibt. Die Pumpe 17 fördert Fluid in das Ventil 21, wo die Hydraulikflüssigkeit zum Durchfließen der kalibrierten Eingangsöffnung zugeführt wird, welche die Funktion einer Drosselöffnung hat, wobei sie eine hydraulische Abbremsung einleitet, welche sich einer Annäherungsbewegung der Last und der Stütze entgegenstellt und die Abbremsung aufgrund der Trägheit ergänzt, derart, daß sich aufgrund der Trägheit, die mechanischen Elemente, die die Vorrichtung bilden, dabei insbesondere diejenigen, die die Umsetzung der axialen Verschiebung in eine Drehbewegung beeinflussen, dieser gleichen Annäherungsbewegung entgegenstellen. Für jede Bewegung, bei der sich die Last und di® Abstützung voneinander entfernen» wird das Endergebnis das

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gleiche sein, und zwar aufgrund der Reversibilität der Wirkungsweise der Schrauben-Gewindeanordnung, der Pumpe 17 und des Steuerventils 21.

Im Falle, wenn sich beispielsweise diejenigen Elemente, die der last benachbart sind, langsam verschieben, dann stellt sich die Trägheit der miteinander verbundenen Elemente nur gering den Bewegungen entgegen und die hydraulische Abbremsung ist minimal. Die Torrichtung setzt einer Verschiebung daher nur geringe Widerstandkräfte entgegen. In dem Falle dagegen, wenn starke Beschleunigungsbewegungen auftreten, entwickelt sich eine Blockierreaktion im wesentlichen aufgrund der Abbremsung durch die Trägheit, wobei die hydraulische Abbremsung die Geschwindigkeit der Verschiebungen unter der Wirkung sehr hoher Kräfte sehr wirksam begrenzen wird. Schließlich zeigt die Torrichtung eine erhöhte Steifigkeit gegenüber den Kräften, wenn man den geringen Inhalt des Hydraulikkreises betrachtet.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigt, in denen gleiche Elemente wie in den Figuren 1 und 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.

Der in Form einer Kugel 26 ausgebildete gelenkige Ösenkopf ist auf das Ende der Schraubenspindel 1 aufgebracht und außerhalb des Körpers mittels eines Stiftes 26 fixiert. Der Anschlag 7» der an dem im Inneren des Körpers 5 befindlichen Ende der Schraubenspindel 1 angeordnet ist, wird von einem Zapfen 8 durchdrungen, an dessen Enden Führungsrollen 27 (von denen eine einige in der Fig. 3 zu sehen ist) angebracht sind, welche in zwei Gleitbahnen wie diejenigen, die mit der Bezugsziffer 9 in der Fig. 1 bezeichnet sind, abrollen können, wobei die Gleitbahnen sich diametral gegenüberliegen und in der fest mit dem Körper 5 verbundenen Führungshülse vorgesehen bzw. eingebracht sind, welcher Körper mit einem ein Kugelgelenk 28 bildenden Ösenkopf 6 versehen ist. Die Schraubenspindel 1 ist eine Walzenschraubenspindel 29, die mit

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dem Gewindeteil 3 zusammenwirkt, welches mit der Hülse mittels einer Feder 30 verbunden ist. Die Anordnung, die durch das Gewindeteil 3 und die Hülse 4 gebildet ist, ist innerhalb des

32 Körpers 5 mittels der zwei.Nadellager 31» welche von einer Verstrebung 33 auf Abstand gehalten werden, drehbar angebracht und diese. Anordnung ist axial in dem Körper 5 mittels zweier Nadelstützlager 34 und 35 in der richtigen Lage gehalten, wobei das Lager 31 und das Nadelstützlager 34 von einem in ein am Körper 5 befindliches Innengewinde eingeschraubten Stopfen 36 gehalten werden, während das Lager 32 von einer inneren Schulter am Körper 5 gehalten wird und das Stützlager 35 zwischen einer Schulter der Hülse 4 und dem Ende der Führungshülse 11 angeordnet ist.

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Ein dehnbarer Balg, beispielsweise aus Äthylen-Propylen ist einerseits an dem Abschnitt des Ösenkopfes, der auf die Kolbenstange 1 aufgeschraubt ist,und andererseits an der äußeren Fläche des Körpers 5 befestigt, um den aktiven Teil des Paares Schraubenspindel-Gewindeteil ebenso wie die Stützlager und die Wälzlager vor Eindringen von Schmutz und anderen Fremdkörpern in allen Stellungen der Schraubenspindel 1 bezogen auf den Körper zu schützen.

Das Kegelrad 12, welches am Ende der drehbaren Hülse 4 angeordnet ist, befindet sich, wie das vorige in Eingriff mit dem Kegelzahnrad 13, welches die Welle des Antriebszahnrades einer Zahnradpumpe 17 in Drehung versetzt, welche von dem Körper 5 gehalten ist und auf der das Steuerventil 21 befestigt ist, welches selbst wiederum den Behälter 22 für das Hydraulikfluid oder hydraulische Fluid trägt. Dieser Behälter ist ein Behälter, der unter der Einwirkung einer Feder 23 unter Druck gesetzt ist, welche den Innenkolben 24 beaufschlagt, um eine ausreichende Versorgung des Hydraulikkreises sicherzustellen.

Das Steuerventil 21 ist ein reversibles Ventil, welches aus einem Körper 38 gebildet, der fest mit dem Körper des Behälters 22 verbunden ist. Der Körper 38 ist von zwei Bohrungen 39 und 40 durchdrungen, welche gegenüber den beiden Eingängen der reversiblen Pumpe 17 angeordnet sind und in zwei Gegenbohrungen 41 und 42 mit größerem Durchmesser einmünden, in denen zwei Klappen 43 und 44 aufgenommen sind, wobei jede mit einer mittleren öffnung 45 und 46 zwecks Durchströmens versehen ist , wobei die Klappen 43 und 44 einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser der Gegenbohrungen 41 und 42 aufweisen und wobei jede der Klappen schwimmend bzw. frei zwischen zwei Anschlägen 47 und 48 angebracht sind. Die Gegenbohrungen 41 und 42 stehen mittels Durchdringungen 49 und 50 mit einer zentralen Leitung 51 in Verbindung, welche in die Pumpe einmündet, um den Leckfluß derselben wiederzugewinnen,und in welche die Leitung 52 zur Versorgung mit hydraulischem Fluid vom Behälter her ein-

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mündet. Schließlich sind die Gegenbohrungen 41 und 42 mittels einer Schutzkappe 53 verschlossen, welche den Körper 38 des Ventiles 21 abschließt.

Die Vorrichtung, die oben beschrieben worden ist, arbeitet in genau der gleichen Weise, wie diejenige, die unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben worden ist_e Aufgrund der Tatsache, daß man eine wälzlagergelagerte Schraubenspindel benutzt^ erhält man eine verbesserte Arbeitsweise, insbesondere deshalb, weil sich die Vorrichtung langsamen Verformungen nicht entgegensetzt. Darüberhinaüs erlaubt das Steuerventil 21 eine wirksame hydraulische Abbremsung zu erhalten, welche proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit des hydraulischen Fluids ist, wobei das Fluid beispielsweise bei einer bestimmten Annäherungs- oder Entfernungsbewegung der Last und der Stütze quer zur Bohrung 39 strömt,um die Klappe 43 gegen den Anschlag 47 zu drücken, dann durch die Öffnung 45 hindurchfließt und von der Gegenbohrung 41 zur Gegenbohrung 42 durch die Durchbrüche 49 und 50 und die Leitung 51 strömt, dabei die Klappe gegen den Anschlag 48 drückt, von neuem durch die Öffnung 46 strömt, um schließlich zum Eingang der Pumpe zurückgeleitet zu werden. Man stellt fest, daß der in Betrieb gesetzte Hydraulikkreis einen geringen Inhalt aufweist, was die gute Steifigkeit der Anordnung nicht verringert. D_arüberhinaus bildet der Behälter einen Sammel- und Ausgleichsraum für die Ausdehnungen des Hydraulikfluids.

In der Figur 6 ist eine Vorrichtung dargestellt, die wesentlich von derjenigen abweicht, die in der Figur 3 dargestellt ist, und zwar bezüglich der Wälzlager-Schraubenspindel bezogen auf den Körper, Das Stützlager 7, welches im Inneren des Körpers am Ende der Schraubenspindel 1 angeordnet ist, ist nicht mehr verschiebbar in einer fest mit dem Körper verbundenen Führungshülse geführt, sondern ein Zirkel 54 (Kniegelenk-compas) ist mit seinem Arm 55 an dem ösenkopf angelenkt, und zwar dauernd am außerhalb des Körpers 5 befindlichen Ende der Schrauben-

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spindel 1, und mit seinem anderen Arm 56 an einer auf dem Körper 5 vorgesehenen Lasche 57.

Bei Fehlen der Führungshilfe muß man eine andere Anordnung der Nadellager bezogen auf den Gewindeteil und auf die sich drehende Hülse 4 verwenden.

Wie in der Figur 6 dargestellt besitzen das Gewindeteil und die Hülse 4 beide eine radiale Schulter, welche einander benachbart sind, wobei beide zwischen den Stütz-Nadellagem 34 und 35 eingeklemmt sind, welche an einer Seite durch das Nadellager 31» die Distanzbuchse 33 und das Nadellager 32, welches sich gegen den Körper 5 abstützt_yund auf der anderen Seite von dem Gewindestopfen 36 gehalten werden. Darüberhinaus sind das Gewindeteil 3 und die Hülse 4 miteinander mittels eines die radialen, sich gegenüberliegenden bzw. benachbarten Schultern durchdringenden Stiftes verbunden.

Im übrigen ist diese Vorrichtung identisch derjenigen, die oben beschrieben worden ist.

In der Figur 7 ist eine andere Ausführungsform der mechanischen Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, in der die Spindel 1 drehbar innerhalb des Körpers angebracht ist, während das Gewindeteil sich axial zu verschieben in der Lage ist. Das Gewindeteil 3 ist mittels einer Feder 59 an einer Hülse angebracht, deren aus dem Körper 5 herausragendes Ende eine Befestigungslasche 61 aufweist.

Die Hülse 60 ist in dem Körper 5 von zwei radialen Schultern 62 und 63 geführt angeordnet, welche an dem im Inneren des Körpers 5 befindlichen Ende des Hülse angeformt und angebracht sind und die in den Gleitbahnen 64 und 65 zu gleiten in der Lage sind. Die Schraubenspindel 1 seinerseits trägt das Zahnrad 12 eines Paares von Kegelzahnrädern, deren Zahnrad 13 die Antriebswelle der dargestellten Pumpe antreibt. Die Schraubenspindel 1 bildet somit mit dem Zahnrad 12 eine drehbar innerhalb des Körpers mittels eines Lagers 66 angeordnete Einheit, welches Lager zwischen der

Schraubenspindel 1 und einer im Inneren des Körpers 5 "befindlichen Hülse und fest mit dem letzteren verbundenen Hülse angeordnet ist, und mittels Kugel- oder Nadelstützlager 68 und 69 angeordnet und gehaltert ist, -wobei das erste Kugeloder Nadellager 68 zwischen der Hülse 66 und dem Zahnrad 12 und das zweite Kugel- oder Nadellager 69 zwischen dem Zahnrad 12 und einer Schulter 70 angebracht ist, welche radial in das Innere des Körpers 5 hineinragt. Da die hydraulische Stufe identisch mit denjenigen ist, die oben beschrieben worden sind, ist es klar, daß die gesamte Bewegung der Annäherung oder der Entfernung zwischen der Last und der Stütze eine axiale Verschiebung des Gewindeteils 3 innerhalb des Körpers erzeugt, wobei diese axiale Verschiebung in eine Drehung der Schraubenspindel 1 umgesetzt wird, welche das Zahnrad 12 und damit auch die Pumpe de Hydraulikkreises antreibt, was, wie oben schon erwähnt, eine hydraulische Abbremsung auf die Höhe des Steuerventils erzeugt.

Die Figur 8 zeigt in schematischer Darstellung ein Klappenventil, welches man einsetzen kann. Das Klappenventil ist in Form eines rohrförmigen Elementes ausgebildet, welches mit einer Verengung 72 des mittleren Kanales versehen ist. Das rohrförmige Element 71 trägt zwei Endschultem 73 und Tk₉ die getrennt voneinander gegen eine Verengung 75 des Ventilkörpers 76 unter der Kraft des hydraulischen Fluids zum Anschlag gelangen können. Eine Leitung 77» die in Höhe der Verengung 75 einmündet, stellt die Verbindung des Ventiles mit dem Hydraulik-Behälter her₉ wobei das Hydraulikfluid in den ringförmigen Hälsen zirkulieren kann, welche die Verengung 75 vom Rohrelement 71 und von seinen Schultern 73 oder 74 trennt, gemäß der Stellung des Klappenventils und die wirbelfreie Strömung strömt durch den Durchgang der Verengung 72.

Die Figur 9 zeigt ein statisches Ventil, welches in Form einer Venturidüse ausgebildet, wobei die Leitung 77, die von dem Hydraulikbehälter herkommt, in der Höhe des Kragens 78 einmündet, wobei die Strömung quer zu diesem strömt.

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Die Figur 10 stellt ein Blendenventil dar, in dem zwei identische Blenden 79 und 80 das hydraulische Fluid oberhalb und unterhalb der Leitung 77, die teilweise mittels einer elastischen Folie 81 verschlossen ist, drosseln ,welche Folie je nach den Drücken, die zwischen den beiden Blenden 79 und und in dem Hydraulikbehälter herrschen, den Rückfluß des Fluids zum Behälter verhindern oder eine Versorgung von letzterem ermöglichen kann.

Es ist klar, daß man in Verbindung mit diesen unterschiedlichen Ventiltypen, ohne aus dem Schutzumfang der Erfindung herauszukommen, Filter verwenden kann, die an den verschiedenen Eingängen des Hydraulik-Fluids angeordnet sind, ebenso wie Wasserstrahlregelvorrichtung. Zu den schon beschriebenen Vorteilen, wie sie der Erfindung innewohnen, kommt hinzu, daß die Tatsache, daß man lediglich eine einzige, sich drehende hydraulische Verbindung benötigt, die am Eingang der Pumpe der Antriebswelle derselben angeordnet ist, es gestattet, die Möglichkeiten von Leckagen sehr unwahrscheinlich zu machen.

Schließlich ist zu bemerken, daß man eventuell andere Mechanismen zur Umsetzung einer Verschiebungsbewegung in Drehbewegung verwenden kann, beispielsweise eine Zahnstange, die mit einem Übersetzungsglied zum Antrieb der Pumpe verbunden ist.

Die Ausführungsform, die in den Figuren 11 und 12 dargestellt ist, besitzt eine mechanische Anordnung, die der analog ist, die in der Figur 7 dargestellt ist. Identische Elemente der beiden Ausführungsarten tragen die gleichen Bezugsziffern.

Die Vorrichtung gemäß der Figur 11 besitzt eine kugelgelagerte Schraubenspindel 1, die drehbar innerhalb des Körpers 5 angeordnet ist und mit einem Gewindeteil in Verbindung steht, welches sich in axialer Richtung zu verschieben in der Lage ist. Das Gewindeteil ist mittels einer Feder 59 mit einer Führungshülse 60 verbunden, deren außerhalb des Körpers 5

befindliches Ende eine Befestigungslasche 61 trägt. Die Hülse 60 ist im Körper 5 mittels zweier radial verlaufender Schultern 62 und 63 geführt, welche im Innern des Körpers am Ende der Hülse vorspringen und in den Gleitschienen und 65 gleiten können. An ihrer Seite trägt die Schraubenspindel das Zahnrad 12 eines Paares von Kegelzahnrädern, dessen Zahnrad 13 die Welle 71 des Rotors einer Vorrichtung zum wirbelfreien hydraulischen Abbremsen antreibt. Die Schraubenspindel 1 bildet so mit dem Zahnrad eine Anordnung, die drehbar innerhalb des Körpers mittels des Kugellagers 66, welches zwischen der Schraubenspindel 1 und einer im Inneren des Körpers 5 befindlichen und fest mit letzterem verbundenen Hülse vorgesehen ist, und mittels Kugel- oder Nadel-Stützlagern 68 und 69 angeordnet ist, wobei das erste Lager 68 zwischen der Hülse 67 und dem Zahnrad 12 und das zweite Lager zwischen dem Zahnrad 12 und einer Schulter 70 vorgesehen ist, welche sich radial ins Innere des Körpers erstreckt bzw. vorspringt.

Hs sei Bezug genommen auf die Figur 12. Die Vorrichtung 92 zur wirbelfreien hydraulischen Abbremsung besitzt einen Rotor 93 einer Achse 71 * welche in einem zylindrischen Behälter 94 aufgenommen ist, der fest mit dem Körper 5 an ihrer Basis 95 verbunden ist. Der Rotor 93 besitzt die Form einer zylindrischen Trommel,die an ihrer unteren Partie offen ist und eine Scheibe 96 bildet, an der ein rohrförmiger Abschnitt 97 befestigt, der zwischen der Seitenwandung des zylindrischen Behälters 94 und der Seitenwandung einer Hülse 98 angeordnet ist, welche Hülse durch den rohrförmigen Abschnitt 97 umgeben ist, und welcher rohrförmige Abschnitt mit seinem Boden 99 mit dem zylindrischen Behälter 94 verbunden ist, derart, daß die seitlichen inneren und äußeren Flächen des rohrförmigen Abschnittes jeweils mit der seitlichen äußeren Fläche der Hülse 98 und der seitlichen inneren Fläche des Behälters kleine Räume konstanten Volumens bilden. Der Rotor 93 ist drehbar in dem Behälter 94 durch Zwischenfügung der Kugel-

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lager 100 und 101 angeordnet, die sich an der Achse 71 und entsprechend an der Basis 95 und am Boden 99 abstützen, und die Basis 95 ist mit einem Kreisring 102 versehen, der in einer entsprechenden kreisförmigen Öffnung des Körpers aufgenommen ist, derart, daß die Durchlaßwege 103, die die Basis durchdringen, eine dauernde Verbindung zwischen dem Inneren des Körpers 5 und dem Inneren des zylindrischen Behälters sicherstellen, der mit einem Hydraulikfluid geringer Viskosität angefüllt ist, beispielsweise mit einem Silikonöl, dessen Viskosität zwischen zweihundert und einer Million Centistokes (bei einer normalen Umgebungstemperatur von ca. 20°) liegt. Darüberhinaus sind in der Scheibe Durchbrüche 104 ebenso wie axiale Durchbrüche 105 vorgesehen, die in radiale Durchlässe 106 im Boden 99 einmünden, um eine gute Versorgung der zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 97, der Hülse 98 und dem Behälter 94¹' von der zentralen Kammer 107 des Hydraulikbehälters 94 mit viskosem Hydraulikfluid zu ermöglichen.

Die mechanisch hydraulische Vorrichtung, deren Aufbau oben beschrieben worden ist, arbeitet auf folgende Weise: Jede Annäherungs- oder Entfernungsbewegung der Last und der Abstützung, mit denen die Vorrichtung mittels der vorgesehenen Laschen verbunden ist, und zwar einmal an der Spitze des Körpers 5 und zum anderen an der Spitze der Führungshülse führt zu einer axialen Verschiebung des Gewindeteils in dem Körper, welche Verschiebung in eine Drehung der Schraubenspindel 1 umgesetzt wird, welche das Zahnrad 12 und damit auch den Rotor 93 über das Zahnrad 13 und die Welle 71 antreibt, was eine wirbelfreie hydraulische Abbremsung bedeutet, wobei das zähflüssige Fluid der zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 97, der Hülse 98 und dem Behälter 94 gebildeten Räume sich den Relativ-Drehbewegungen der Flächen, die einander benachbart sind und zwischen denen sich das Fluid befindet, nach einem gut bekannten Phänomen entgegenstellt.

•1) befindlichen Zwischenräume

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Diese hydraulische Abbremsung kommt zur Abbremsung aufgrund der Trägheitskraft hinzu, und -zwar aufgrund der Trägheitskraft der mechanischen Elemente, die die Vorrichtung bilden, wobei sie insbesondere die Umsetzung der Axialverschiebung in Drehung beeinflussen und wobei sie sich einer Annäherungs- oder Entfernungsbewegung von Last und Abstützung entgegenstellen. Man bemerkt, daß die dauernde Verbindung zwischen dem Hydraulikbehälter 94 und dem Inneren des Körpers 5 gestattet, daß letztere die Funktion eines Ausdehnungs- und Sammelraumes für die Ausdehnungen des zähflüssigen Fluids ermöglichen, welche von Temperaturänderungen herrühren.

Darüberhinaus ist es vorteilhaft, im Inneren des Körpers 5 eine ausreichende Reserve des zähflüssigen Fluids vorzusehen, damit die mechanisch-hydraulische Vorrichtung in horizontaler Lage angeordnet werden kann, wobei der Behälter 94 nach unten gerichtet ist, wenn er sich in vertikaler Stellung befindet, und damit die Versorgung der Vorrichtung 92 zur wirbelfreien hydraulischen Abbremsung mit zähflüssigem Fluid dauernd optimal sichergestellt ist.

Wenn man die Vorrichtung in horizontaler Lage anordnen will, wobei der Behälter 94 nach unten gerichtet ist, dann benötigt man keinen Durchlaß 103 in der Basis 95 und muß auch keine besondere abdichtende Verbindung an der Welle 71 am Ausgang des Behälters 94 in Höhe des Kugellagers 100 zum Beispiel vorsehen.

Schließlich ist es klar, daß die erfindungsgemäße mechanischhydraulische Vorrichtung kompakt ist und eine ausreichende Steifigkeit aufgrund des geringen Volumens an Fluid während des Betriebes bzw. beim Betrieb besitzt, ebenso wie aufgrund der Anordnung der hydraulischen Vorrichtung im Hinblick auf die mechanische Anordnung.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose DipJ.-Ing. Peter Kosel

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Claims

Ansprüche

11J Mechanisch-hydraulische Vorrichtung zur Abbremsung einer Stößen und Schwingungen unterworfenen Last, mit einer Schrauben-Gewindeanordnung, deren eines Element sich axial bezogen auf einen Körper zu verschieben in der. Lage ist, in welchem Körper das andere Element drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das letztere Element (1; 3) die Relativbewegung zwischen den bewegten Mitteln und den Mitteln zur Abbremsung der bewegten Mittel steuert, welche zu einer Vorrichtung (17,21; 92) zur hydraulischen Abbremsung gehört.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, welches drehbar in dem Körper angeordnet ist, den Antrieb eines Umwandlers (17) eines abgeschlossenen Hydraulikkreises steuert, welcher einen geringen Inhalt hat und von dem Körper (5) getragen wird, wobei die Liefermenge des Wandlers mittels einer Vorrichtung (21) mit kalibrierter Öffnung reguliert wird, und wobei die gesamte Bewegung desjenigen der Elemente der Schrauben-Gewindeanordnung (1, 3), welches durch eine axiale Verschiebung bewegt ist, durch das andere in eine Drehung versetzt wird, welche eine hydraulische Abbremsung auf das Niveau der Vorrichtung mit kalibrierter Öffnung (21) bewirkt, welche zur Abbremsung aufgrund der Trägheit hinzukommt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler des Hydraulikkreises eine reversible Pumpe (17) ist, die Hydraulikfluid in Verbindung mit einem Behälter (22) für das Hydraulikfluid in die Vorrichtung (21)

fördert
mit kalibrierter Öffnung/ _f die in Form eines reversiblen Steuerventiles (43) gebildet ist und deren Ausgang mit dem Eingang der Pumpe fest verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (1) der Schrauben-Gewindeanordnung eine kugelgelagerte oder wälzlagergelagerte Spindel ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (17) direkt durch das Element (1,· 3), welches drehbar in dem Körper '(5) angeordnet ist, angetrieben ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (17) von dem drehbar in dem Körper angeordneten Element (1; 3) unter Zwischenfügungweinigstens eines Paares von Kegelzahnrädem(i2;; 13) angetrieben ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1; 3) bezogen auf den Körper (5) sich in axialer Richtung zu verschieben in der Lage ist und auf sich gegenüberliegenden Seiten von dem Körper mittels einer Gleitbahn (9, 10) geführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, welches sich in axialer Richtung bezogen auf den Körper (5) zu verschieben in der Lage ist, auf sich gegenüberliegenden Seiten vom letzteren mittels einer Rolle (30) geführt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1; 3)» welches sich bezogen auf den Körper (5) in axialer Richtung zu verschieben in der Lage ist, auf sich gegenüberliegenden Seiten von dem letzteren mittels eines Zirkels (54) geführt ist.

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10· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (1) in axialer Richtung bezogen auf den Körper (5) geführt ist, und daß das Gewindeteil (3), welches drehbar in dem Körper angeordnet ist, fest mit einer innerhalb des Körpers sich drehenden Hülse (4) verbunden ist, durch welche der Antrieb des ümwandlers (17) des Hydraulikkreises gesteuert wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (2) drehbar in dem Körper angeordnet ist, und daß das Gewindeteil (3)» welches sich in axialer Richtung bezogen auf den Körper (5) zu verschieben in der Lage ist, fest mit einer Hülse (16) verbunden ist, durch deren Zwischenfügung die Führung bewirkt wird oder eine weitere Flügelpumpe angetrieben wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß das reversible Steuerventil als symmetrisches Ventil, welches an jedem Ende eine Klappenplatte (43? 44) aufweist, oder als Klappenventil (74) oder als ein statisches Ventil (77) in Form einer Venturidüse oder zusätzlich als Plattenventil (79; 80) ausgebildet sein kann.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung, die von dem Umwandler und von der Vorrichtung mit kalibrierter Öffnung gebildet ist, durch eine drehbare Vorrichtung zur wirbelfreien hydraulischen Abbremsung ersetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (96), der wenigstens eine sich drehende Oberfläche aufweist, die mit einem geringen, von einem hydraulischen Fluid angefüllten Zwischenraum (107) gegenüber wenigstens einer festen Fläche angeordnet ist, derart, daß die gesamte Verschiebung desjenigen der Elemente der Schrauben-Gewindeanordnung, welches in axialer Richtung verschoben wird, durch das andere in eine Drehbewegung umgesetzt wird, die den Rotor antreibt, wobei sich das hydraulische Fluid in bekannter Weise den Relativdrehbewegungen der Flächen entgegenstellt, wobei es hierbei ein hydraulisches Abbremsen erzeugt, welches zur Abbremsung aufgrund der Trägheit hinzukommt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (96) die Form einer zylindrischen Trommel besitzt, der drehbar in einer in gleicher Weise zylindrischen Kammer (94) angeordnet ist, deren Wandungen fest mit dem Körper (5) der Vorrichtung verbunden sind, wobei die Strömung des hydraulischen Fluids zwischen der äußeren Seitenwandung der Trommel (97) und der inneren Seitenwandung der Kammer (94) erfolgt.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Trommel (97) hohl ist und mit einem geringen Zwischenraum eine Hülse (98) umgibt, die fest mit den Wandungen der Kammer verbunden ist, derart, daß die Strömung des hydraulischen Fluids in gleicher Weise zwischen der seitlichen Innenfläche der Trommel und der seitlichen Außenfläche der Hülse vorhanden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (94), in der die Trommel drehbar angeordnet ist, einen hydraulischen Behälter bildet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (103, 104) eine dauernde Verbindung zwischen dem Behälter und dem Inneren des Körpers sicherstellen, wobei sie dabei einen Ausdehnungsraum bilden, der dabei die thermischen Ausdehnungen des hydraulischen Fluids ausgleicht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (5) eine ausreichende Menge von >.--.-" " hydraulischem Fluid zur Bildung einer Reserve zur Wiederversorgung und dazu enthält, daß die Vorrichtung in horizontaler Lage anordenbar ist, wobei der Behälter beispielsweise in Vertikals.tellung nach unten gerichtet ist.
19. "Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (96) von dem drehbar in dem Körper angeordneten

Element (1; 3} durch Zwischenfügung wengstens eines

von .

Paares/Kegelrädern (12, 13) angetrieben ist.

Patentanwälte Dip!.-!ng. Horst Rose DipJ.-Ing. Peter Kose!

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