DE3120016A1

DE3120016A1 - Stossdaempfer mit geschwindigkeitsabhaengig wirkender daempfeinrichtung

Info

Publication number: DE3120016A1
Application number: DE19813120016
Authority: DE
Inventors: Werner 5472 Plaidt Mölders; Hans 5400 Koblenz Pohlenz
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1981-05-20
Filing date: 1981-05-20
Publication date: 1982-12-09
Also published as: FR2506417A1; IT8253299V0; GB2099544B; ATA162082A; IT1156051B; FR2506417B1; GB2099544A; US4474271A; JPH0233895B2; JPS57208335A; DE3120016C2; IT8267654A0; AT391530B

Description

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STABILUS GMBH - KOBLENZ

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Stoßdämpfer mit geschwindigkeitsabhängig wirkender Dämpfeinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein auf der Kolbenstange angeordneter Kolben axial beweglich geführt ist und den mit Fluid gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume teilt und diese Arbeitsräume über eine geschwindigkeitsabhängig wirkende Dämpfeinrichtung miteinander in Verbindung stehen, wobei diese Dämpfeinrichtung ein erstes Ventilglied aufweist, welches von einer in Öffnungsrichtung wirkenden Feder beaufschlagt ist, und ein zweites Ventilglied durch Federkraft in Schließrichtung gedrückt wird, während im Zylinderinnenraum ein Ausgleichsraum für das einfahrende Kolbenstangenvolumen angeordnet ist und die Kolbenstange am zylinderaustrittsseitigen Ende geführt und abgedichtet ist. .'

Ein derartiger Stoßdämpfer ist durch die DE-OS 2 800 63O bekannt, wobei der Kolben als axial bewegliches Ventilteil ausgebildet ist und zusammen mit einem auf der Kolbenstange befindlichen Ventilstück einen in einer Bewegungsrichtung des Kolbens veränderbaren Dämpfquerschnitt bildet. Der Dämpfquerschnitt besteht aus einem kegelförmigen Ringquerschnitt. Ein solcher Schwingungsdämpfer ist für den Einbau in Skibindungen gedacht und dementsprechend für relativ kleine Dämpfkräfte vorgesehen. Bei großen Dämpfkräften besteht bei einer solchen Konstruktion die Gefahr, daß sich der Kolben auf Grund des kegelförmigen Dämpfquerschnittes aufweitet und entsprechend im Zylinder klemmt. Bei bleibender Verformung des axial beweglichen Kolbenteiles entsteht eine erhöhte Reibung zwischen Kolben und Zylinder, so daß dann eine einwandfreie geschwindigkeitsabhängige Funktion nicht gewährleistet ist, denn in diesem Falle wird der Dämpfquerschnitt bei niedereren als der eingestellten Geschwindigkeit geschlossen, da in diesem Falle die Reibung der Federkraft entgegenwirkt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer für größere Dämpfkräfte zu schaffen, der aus einfachen Bauteilen besteht, leicht auf die gewünschten Dämpfkräfte einstellbar ist und eine einwandfreie Punktion gewährleistet.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß das erste Ventilglied durch eine Ventilplatte gebildet wird, welche bei Überschreiten einer vorgegebenen Kolbengeschwindigkeit die diesem Ventil zugeordneten Kolbenkanäle verschließt, während das zweite Ventilglied bei Erreichen einer vorgegebenen Dämpfkraft die diesem zugeordneten Kolbenkanäle öffnet. Eine solche Ventileinrichtung erfordert lediglich einen speziell ausgebildeten Kolben und das erste Ventil wie auch das zweite Ventil können O dann durch Vorspannungsänderung der Ventilfedern leicht auf die gewünschten Werte eingestellt werden. Die Ventilglieder selbst • bestehen aus einfachen Ventilplatten und sind dementsprechend leicht herstellbar.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ventilplatte zwischen einer fest auf der Kolbenstange angeordneten Anschlagscheibe und dem fest mit der Kolbenstange verbundenen Kolben axial beweglich angeordnet. Der Hub der Ventilplatte wird auf diese Weise einwandfrei festgelegt. Die Betätigung der Ventilplatte durch die Strömungsgeschwindigkeit wird entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung auf einfache Weise dadurch erzielt, daß die Anschlagscheibe im Bereich der Ventilplatte Axialbohrungen aufweist, oder entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführung, daß die Ventilplatte mit einem Anlagebund versehen ist, welcher die Anlagefläche an. der Anlagescheibe bildet. Ebenso ist auch eine beschleunigungsabhängig wirkende Betätigung" des ersten Ventilgliedes möglich, wobei die Ventilplatte und die Feder ein Feder-Masse-System bilden, das bei überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigung die entsprechenden Kolbenkanäle verschließt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ausgleichsraum eine im wesentlichen drucklose Gasfüllung auf und eine Ausschubfeder ist zwischen'dem Zylinderboden und der An s.c hl ag scheibe angeordnet. Damit wird eine einwandfreie Funktion des Stoßdämpfers auch bei den unterschiedlichsten Temperaturverhältnissen geschaffen und eine geringfügige Undichtheit der Kolbenstangendichtung

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kann sich nicht nachteilig auf die Funktion auswirken. - Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist die Anwendung eines solchen Stoßdämpfers als Rangierdämpfer in Gleisanlagen vorgesehen, wobei die austretende Kolbenstange in Wirkverbindung mit dem Spurkranz von Schienenfahrzeugrädern gebracht wird. Ein derartiger Rangierdämpfer hat die Aufgabe, beispielsweise am Ablaufberg abgestoßene Schienenfahrzeuge dann abzubremsen, wenn diese zu schnell sind. Dies wird auf einfache Weise dadurch erzielt, daß entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Vielzahl derartiger Stoßdämpfer in Fahrtrichtung der Schienenfahrzeuge hintereinander angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Stoßdämpfer im Längsschnitt bei geöffnetem ersten Ventilglied.;

Fig. 2 den Stoßdämpfer im Längsschnitt mit schneller Einfahrbewegung der Kolbenstange;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kolben gem. Fig. 1 und 2'₃

Fig. 4 das Diagramm für den Dämpfkraftverlauf in Abhängigkeit der Fahr'zeuggesehwindigkeiti

Fig. 5 die Anordnung eines Stoßdämpfers gem. Fig. 1 und 2 als Rangierdämpfer und " " . ■ ■

Fig. 6 mehrere hintereinander angeordnete Rangierdämpfer,

Der Stoßdämpfer 1 gem. Fig. 1, 2 und 3 besteht aus dem Zylinder 2, an dessen Innenwand ein mit einer Kolbenstange 3 verbundener Kolben 4 gleitet. Der Innenraum des Zylinders 2 wird durch diesen Kolben 4 in den Arbeitsraum 5 unterhalb des Kolbens und den Arbeitsraum 6 oberhalb des Kolbens unterteilt. Diese Arbeitsräume 5 und 6 sind mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, während der an den Arbeitsraum 6 angrenzende Ausgleichsraum 7 gasgefüllt ist» Am oberen Ende des Zylinders 2 ist die Kolbenstangenführung 8 und die Kolbenstangendichtung 9 befestigt_s während der Zylinder 2 an

seinem unteren Ende durch den Zylinderboden 10 dicht verschlossen ist. Im Kolben 4 befinden sich die dem ersten Ventilglied zugeordneten Kolbenkanäle 11 und die dem zweiten Ventilglied zugeordneten Kolbenkanäle 12. Der Kolben 4 ist auf der Kolbenstange 3 unter Zwischens.chaltung der Abstandshülse 13 und der Anschlagscheibe 14 befestigt. Entgegen der" Kraft der Ventildruckfeder 18 ist auf der Abstandshülse 13 die das erste Ventilglied bildende Ventilplatte 16 axial beweglich angeordnet. Solange keine Kräfte auf die Ventilplatte l6 einwirken, wird diese durch die Ventildruckfeder 18 mit dem Anlagebund 17 gegen die mit den Axialbohrungen 15 versehene Anschlagscheibe 14 gedrückt. Das zweite Ventilglied wird durch die Ventilplatte 19 gebildet, die unter 'Einwirkung einer von Tellerfedern gebildeten Ventilfeder 20 steht. Durch die Kraft • der Ventilfeder 20 wird diese Ventilplatte 19 gegen die Kolbenstirnfläche gedrückt und verschließt die Kolbenkanäle 12. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Ausgleichsraum 7 nicht unter Gasdruck steht, ist eine Ausschubfeder 21 vorgesehen, die sich einerseits am Zylinderboden. 10 und andererseits an der Anschlagscheibe 14 abstützt.

Die in Fig. 1 gezeigte Position der Kolbenventile entspricht der Ruhelage des Stoßdämpfers bzw. der Ausschubphase der Kolbenstange oder der Einschübphase mit geringer Geschwindigkeit. In diesen drei Arbeitsphasen verschließt die Ventilplatte 19 unter dem Druck der Ventilfeder 2«0. die Kolbenkanäle 12, während die Ventil- -^ platte l6 durch die Ventildruckfeder 18 in geöffneter Stellung gehalten wird und dadurch die Kolbenkanäle 11 die' Arbeitsräume 5 und 6 flüssigkeitsleitend verbinden.

Bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 2 fließt Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 6 über die Kolbenkanäle 11 in den Arbeitsraum 5, wobei die AusSchubbewegung durch die Ausschubfeder 21 bewirkt wird. Die während dieser Ausschubbewegung wirksame Dämpfung ist vernachlässigbar klein.

Eine Einfahrbewegung der Kolbenstange 3 mit geringer Kolbengeschwindigkeit erfolgt ebenfalls ohne nennenswerte Dämpfung, da hierbei die Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 5 über die Kolbenkanäle 11 in den Arbeitsraum 6 fließt, Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß die von der Flüssigkeitsströmung auf die Ven-

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tilplatte l6 ausgeübte Kraft kleiner ist als die Kraft der Ventildruckfeder 18. Bei einer derart geringen Einschubbewegung der Kolbenstange 3 ist somit lediglich die Kraft der Ausschubfeder zu überwinden. ·

Überschreitet die Einschubgeschwindigkeit der Kolbenstange 3 einen vorbestimmten Wert, der durch die Federkraft der Ventildruckfeder 18 eingestellt werden kann, so wird die Ventilplatte 16 des ersten Ventilgliedes entgegen der Kraft der Ventildruckfeder 18 durch den die Öffnungen 15 der Anschlagscheibe 14 fließenden ölström gegen die Unterseite des Kolbens 4 gedrückt und verschließt die Kolbenkanäle 11. In dieser Arbeitsphase ist keinerlei Verbindung zwischen den Arbeitsräumen 5 und 6 geöffnet. Bei weiterer Belastung der Kolbenstange 3 steigt der Druck im Arbeitsraum 5 so lange, bis dieser die Federkraft der Ventilfeder überwindet und dabei die Ventilplatte 19 von der Oberseite des Kolbens abhebt und dadurch die Kolbenkanäle 12 die flüssigkeitsleitende Verbindung zum Arbeitsraum 6 herstellen. Diese Arbeitsphase ist in Fig. 2 gezeigt. Die Kraft der Ventilfeder 20 ist ein Maß für die Dämpfkraft bei öffnungsbegihn der Kolbenkanäle 12.· Durch Veränderung der Federkraft der Ventilfeder 20 kann somit die dem Öffnungsbeginn entsprechende Dämpfkraft variiert werden. Da die im Arbeitsraum 5 befindliche Dämpfflüssigkeit praktisch inkompressibel ist, erfolgt das Schließen der Ventilplatte 16 und das öffnen der Ventilplatte 19 bei nahezu der selben Einschubgeschwindigkeit der Kolbenstange 3·

In Fig. 4 ist der Dämpfkraftverlauf des Stoßdämpfers in Abhängigkeit von der Einschubgeschwindigkeit gezeigt. Soll beispielsweise ein Fahrzeug durch einen oder mehrere solcher Stoßdämpfer abgebremst werden, so wird entsprechend dem Angriffspunkt des Stoßdämpfers am Fahrzeug die Stoßdämpferauslegung .vorgenommen. Beispielsweise soll ein Fahrzeug bis etwa 1,5 m/sec Geschwindigkeit nicht vom Stoßdämpfer abgebremst werden, dagegen sollen bei höheren Geschwindigkeiten Bremskräfte vom Stoßdämpfer auf das Fahrzeug ausgeübt werden. Die Festlegung der Dämpfkraft, bei welcher das Ventil 19 öffnet, wird durch die entsprechende Ventilfeder 20 vorgenommen. Das Diagramm gem. Fig. 4 zeigt, daß bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 1,5 m/sec gemäß dem Kennlinienstück keine nennenswerte Dämpfkraft auftritt, Ist die Geschwindigkeit

von 1,5 m/sec erreicht, so werden die Kolbenkanäle 11 durch die
Ventilplatte l6 verschlossen. Der nun folgende Dämpfkraftanstieg gemäß dem Kennlinienstück 23 erfolgt bei nahezu gleicher Geschwindigkeit, bis der Schaltpunkt B erreicht ist. Im Schaltpunkt B
öffnet die Ventilplatte 19 entgegen der Kraft der Ventilfeder 20 die Kolbenkanäle 12 und es wird eine Bremskraft entsprechend dem Dämpfkraftverlauf gemäß der Kennlinie 24 auf das Fahrzeug ausgeübt. Die Anordnung der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Stoßdämpfer als Rangierdämpfer zeigt die Fig. 5, wobei der Stoßdämpfer 1 über einen Aufnahmetopf 27 und eine Befestigungslasche 26
mit der Schiene 25 verbunden wird. Im Aufnahmetopf 27 befindet
sich das Gleitrohr 28 und der Stoßdämpfer 1 ist zwischen dem mit dem Gleitrohr 28 verbundenen Stößel 29 und dem Boden des Aufnahmetopfes 27 eingespannt. Jedes Rad 30, welches über den Schienenabschnitt 25 fährt, bewirkt über den Spurkranz 31 ein Einschieben
der Kolbenstange in den Stoßdämpfer 1. Je nach Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges erfolgt eine Abbremsung durch den
Stoßdämpfer.

Durch die Anordnung einer Vielzahl solcher Stoßdämpfer in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges, wie dies Fig. 6 zeigt, kann das Abbremsen des Fahrzeuges auf die vorgegebene Geschwindigkeit erzielt werden. Da das Ausfahren des Stoßdämpfers praktisch ungedämpft erfolgt, wird dieser bei jedem Rad 30 wirksam. Die in dieser Figur gezeigte Anordnung der Stoßdämpfer 1 zwischen den
Schwellen der Schiene 25 entspricht hinsichtlich der Befestigung der nach Fig. 5.

Das Anwendungsgebiet derartiger Stoßdämpfer beschränkt sich
nicht nur auf Rangierdämpfer, sondern es ist ohne weiteres denkbar, diese Einrichtungen auch als Sicherheiiseinrichtungen zu
verwenden, um Loren oder andere Förderfahrzeuge in der Geschwindigkeit zu begrenzen.

24.04.1981
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Claims

STABILUS.. GMBH - KOBLENZ

PATENTANSPRÜCHE

/!.'Stoßdämpfer, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein auf der Kolbenstange angeordneter Kolben axial beweglich geführt ist und den mit Fluid gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume teilt und diese Arbeitsräume über eine' geschwindigkeitsabhängig wirkende Dämpfeinrichtung miteinander in Verbindung stehen, wobei diese. Dämpfeinrichtung ein erstes Ventilglied aufweist, welches von einer in Öffnungsrichtung wirkenden /«•n Feder beaufschlagt ist, und ein zweites Ventilglied durch Federkraft in Schließrichtung gedrückt wird, während im Zylinderinnenraum ein Ausgleichsraum "für das einfahrende Kolbenstangenvolumen angeordnet ist und die Kolbenstange am zylinderaustritt sseit igen Ende geführt und abgedichtet ist, dad. gek., daß das erste Ventilglied durch eine Ventilplatte (16) gebildet wird, welche bei überschreiten einer vorgegebenen Kolbengeschwindigkeit die diesem Ventil zugeordneten Kolbenkanäle (11) verschließt, während das zweite Ventilglied (Ventilplatte 19) bei Erreichen einer vorgegebenen Dämpfkraft die diesem zugeordneten Kolbenkanäle (12) öffnet.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Ventilplatte O (16) zwischen einer fest auf der Kolbenstange (3) angeordneten Anschlagscheibe (.14) und dem fest mit der Kolbenstange (3) verbundenen Kolben (4) axial beweglich angeordnet ist.

3. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2,-dad. gek., daß die Anschlagscheibe (14) im Bereich der Ventilplatte (16) Axialbohrungen (15) aufweist,

4. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad, gek., daß die Ventilplatte (16) mit einem Anlagebund (17) versehen ist, welcher die Anlagefläche an der Anlagescheibe (14) bildet.

5. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad, gek., daß der Ausgleichsraum (.7) eine im wesentlichen drucklose Gasfüllung aufweist und eine Ausschubfeder (21) zwischen· dem Zylinderbo-

.::.^:..^:"^:..-...^:"^:..^: ,I 3120018 den (10) und der Anschlagscheibe (14) angeordnet ist.

6. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dad. gek., daß der Stoßdämpfer als Rangierdämpfer in Gleisanlagen eingebaut ist, wobei die austretende Kolbenstange (3) in Wirkverbindung mit dem Spurkranz (31) von Schienenfahrzeugrädern (30) gebracht wird.

7. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dad. gek., daß.eine · Vielzahl derartiger Stoßdämpfer (1) in Fahrtrichtung der Schienenfahrzeuge hintereinander angeordnet ist.

24.04.1981
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