DE3516751A1

DE3516751A1 - Elastischer ausgleichsbehaelter fuer hydraulische leistungsverbraucher

Info

Publication number: DE3516751A1
Application number: DE19853516751
Authority: DE
Inventors: Maurice Paris Katz; Antoine Le Creusot Renard
Original assignee: MTE Ste
Current assignee: MTE Ste
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1985-05-09
Publication date: 1985-11-14
Also published as: IT8548069A1; GB8511798D0; FR2564164B1; BE902393A; GB2158550B; IT1181670B; US4702356A; NL8501310A; FR2564164A1; IT8548069A0; GB2158550A

Description

PRINZ, LEiISEB,. 3tjNKE":&.:PARTNER

Patentanwälte *"· European Pgiept - Attorneys ο r Λ C Π C Λ

München Stuttgart

8. Mai 1985

SOCIETE MTE

32, Quai de Dion Bouton

92800 PUTEAÜX / Frankreich

Unser Zeichen; S $271

Elastischer Ausgleichsbehälter für hydraulische Leistungsverbraucher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elastischen Ausgleichsbehälter mit veränderbarem Volumen für hydraulische Energiedissipatoren, im folgenden als Leistungsverbraucher bezeichnet, in Teleskopform, insbesondere für Aufhängungen von rollendem Material bei Eisenbahnwagen.

Bei derartigen Aufhängungen umfassen die gebräuchlichsten Teleskopstoßdämpfer üblicherweise einerseits einen Arbeitszylinder und andererseits einen ringförmigen Hohlraum. Der Arbeitszylinder ist mit Hydraulik-Flüssigkeit gefüllt und wird durch einen Kolben in zwei Kammern geteilt. Der Kolben ist mit definiert vorgespannten

Kegelventilen versehen, die einen hydraulischen Widerstand festlegen. Die Kolbenstange ist mit der bewegten Masse verbunden und quer durch eine der Zylinderflächen geführt. Der ringförmige Hohlraum umgibt den Arbeitszylinder und steht über ein Tellerventil und ein definiert vorgespanntes Kegelventil mit der Arbeitskammer, die der Kolbenstange gegenüberliegt, in Verbindung. Durch die Bewegungen der hin- und hergehenden Kolbenstange, die den Kolben trägt, ergeben sich im Arbeitszylinder Änderungen des Volumens der nicht komprimierbaren Flüssigkeit. Dies erzeugt Bremskräfte, die die mechanischen Beanspruchungen in Wärme umwandeln.

Ihre Hauptnachteile ergeben sich aber aus der gleichzeitigen Anwesenheit von öl und Umgebungsluft in den verschiedenen Arbeitskammern. Sie verursachen beim Stillstand oder bei zu kleinen Bewegungsamplituden ein Leerlaufen des Stoßdämpfers infolge des niedrigen ölstands; dies erzeugt Kavit at i onen.

Um diese Nachteile besonders bei sehr kleinen Bewegungsamplituden sowie dann, wenn der Stoßdämpfer eine horizontale Stellung einnimmt, zu vermeiden und um die Volumenänderung der Flüssigkeit, die sich aus dem Hin- und Hergehen des Kolbens ergibt, zu vermeiden, benützt man andersgeartete hydraulische Stoßdämpfer. In diesen Stoßdämpfern wird die in den ringförmigen Hohlräumen befindliche Reserveflüssigkeit selbst unter Druck gehalten, und zwar durch mechanische Federvorrichtungen oder durch elastische Behälter, die mit unter schwachem Druck stehender Luft oder einem anderen Gas gefüllt sind.

Diese Vorrichtungen bilden aber im allgemeinen einen Schirm, der um den Arbeitszylinder herum angeordnet ist und ein rasches Abführen der erzeugten Wärme verhindert. Dies hat einen raschen Verschleiß der bewegten Teile und selbst Kolbenfresser sowie eine Zersetzung des verwendeten Öls sowie eine Zerstörung der Dichtungen und des elastischen Behälters zur Folge.

Die Erfindung betrifft daher einen elastischen Ausgleichsbehälter mit variablem Volumen für hydraulische Leistungsverbraucher, mit dem die genannten Nachteile vermieden werden können. Gemäß der Erfindung wird der elastische Ausgleichsbehälter mit variablem Volumen durch einen oder mehrere voneinander unabhängige Zylinderbereiche gebildet, die den Arbeitszylinder des hydraulischen Leistungsverbrauchers nur teilweise inngeben. Dadurch werden große freie Räume geschaffen, die der Hydraulikflüssigkeit ein müheloses Zirkulieren zwischen dem Arbeitszylinder und dem Außenrohr erlauben, um die Wärmeabfuhr zu beschleunigen und einen gefährlichen Anstieg der inneren Temperatur zu vermeiden.

Die Erfindung wird näher erläutert anhand der nachfolgenden Beschreibung, die sich zusammen mit der Zeichnung auf besondere Ausführungsbeispiele bezieht. Es zeigen:

- Figur 1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Leistungsverbraucher in Teleskopform, der mit einem elastischen Behälter gemäß der Erfindung versehen ist,

- Figur 2 einen Querschnitt zu Figur 1,

- Figur $ einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

- Figur 4- einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des elastischen Behälters,

- Figur 5 einen Querschnitt zu Figur 4,

- Figur 6 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Verbraucher, der mit einem elastischen Behälter gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel versehen ist,

- Figur 7 einen Blick auf einen Rand des in Figur 6 gezeigten elastischen Behälters,

- Figur 8 einen Querschnitt zu Figur 6, und

- Figur 9 einen Teil eines Längsschnitts eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Der in Figur 1 gezeigte hydraulische Leistungsverbraucher umfaßt einen Arbeitszylinder 1 , der vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und in dem sich ein Kolben 2 bewegen kann. Mit dem Kolben 2 fest verbunden ist eine Kolbenstange 3 ? die einen Gegenkolben 4- und eine Dichtungseinheit 5 durchdringt. Der Arbeitszylinder ist von einem Außenrohr 6 umgeben und bildet mit ihm einen ringförmigen Hohlraum 7·

Der Kolben 2 ist mit Kegelventilen 8, 9 versehen, die jeweils durch Schraubenfedern 10, 11 vorgespannt sind. Die Kegelventile setzen dem Durchströmen der Flüssigkeit in beiden Richtungen vorbestimmte Widerstände entgegen. Damit werden die mechanischen Beanspruchungen, die durch die Kolbenstange 3 übertragen werden, in Wärme umgewandelt, was ein Ansteigen der Temperatur der Flüssigkeit bewirkt.

Dem Arbeitszylinder 1 liegt auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite eine Platte 12 mit einem Tellerventil gegenüber. Das Tellerventil 13 wird auf dem Ventilsitz mittels einer weichen Feder in Schließstellung gehalten. Die Platte 12 trägt weiter ein Kegelventil 15, das durch eine Feder 16 vorgespannt ist. Das Tellerventil 13 öffnet

während des Ansaughubs des Kolbens 2 weite Flüssigkeitsdurchlässe vom Hohlraum 7 zur Arbeitskammer 17. Beim entgegengesetzten Kompressionshub öffnet das Kegelventil einen engen Durchlaß zum ringförmigen Hohlraum 7«

Im ringförmigen Hohlraum 7, der vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, ist ein elastischer Ausgleichsbehälter angeordnet, der im ganzen mit der Bezugszahl 20 bezeichnet ist. Dieser Behälter mit variablem Volumen ist unter schwachem Druck mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt und ist aus einem oder mehreren voneinander unabhängigen zylindrischen Bereichen gebildet. Der Behälter umgibt den Arbeitszylinder 1 nur teilweise. Er enthält ein Gasvolumen, beispielsweise Luft, das abhängig von dem maximalen Volumen bei eingeschobener Kolbenstange 3 bestimmt ist. Dabei ist ein Spielraum für die Wärmeausdehnung der gesamten Flüssigkeit vorgesehen sowie ein Gas-Restvolumen, das mindestens erforderlich ist, um nicht am Ende des Kompressionshubs in einen Überdruckbereich zu kommen.

In den Figuren 1 und 2 umfaßt der im ringförmigen Hohlraum angeordnete Ausgleichsbehälter 20 nur einen zylindrischen Bereich 21, der lediglich die Hälfte des Arbeitszylinders umgibt und große Räume JO, 31? 32 freiläßt. Die freien Räume ermöglichen es der Flüssigkeit, mühelos zwischen dem Arbeitszylinder 1 und dem Außenrohr 6 zu zirkulieren. Dadurch wird die Wärmeabfuhr beschleunigt und ein gefährliches Ansteigen der Innentemperatur vermieden. Der zylindrische Bereich 21 wird aus zwei Halbschalen 22, 23 aus Gummi gebildet. Die Halbschalen können in der gewünschten Länge ausgeformt und dann an ihren Kanten 22 a, 23 a heiß zusammengeleimt werden. Man erhält dadurch dichte Verbindungen

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und einen nachgiebigen Behälter, der ein bestimmtes Luftvolumen bei atmosphärischem Druck enthält. Die Außenseite der Halbschalen 22, 23 zeigt einstückig angeformte Längsrippen 22 b, 23 b. Die Seitenkanten 22 a, 23 a der Längsrippen halten den Behälter 20 in einem Abstand vom Arbeitszylinder 1 und vom Außenrohr 6 und sichern seine Lage im ringförmigen Hohlraum 7.

Die Kolbenstange 3 nimmt alle die zu dämpfenden Hin- und Herbewegungen auf. Die mit den Federn 10, 11 definiert vorgespannten Kegelventile 8, 9 setzen dem Durchgang der Flüssigkeit in den beiden Bewegungsrichtungen jeweils einen bestimmten Widerstand entgegen und wandeln somit die mechanischen Beanspruchungen, die von der Kolbenstange übertragen werden, in Wärme um; dies bewirkt ein Ansteigen der Temperatur der Flüssigkeit. Das Volumen des Teils, der während des Kompressionshubs von der Kolbenstange 3 zusammengedrückt wird, schiebt zwangsläufig ein gleiches Flüssigkeitsvolumen, das im Arbeitszylinder 1 enthalten ist, durch das mit der Feder 16 vorgespannte Kegelventil 15-Der Flüssigkeitsüberschuß gelangt in den ringförmigen Hohlraum ?· Da die Flüssigkeit nicht komprimierbar ist, wird der elastische Ausgleichsbehälter 20 zusammengedrückt und fängt diesen Flüssigkeitsüberschuß auf. Dabei wird der Druck der in ihm eingeschlossenen Luft erhöht. Im Verlauf der Ausdehnungsbewegung dehnt sich die im Behälter 20 komprimierte Luft aus und drückt die Flüssigkeit durch das Tellerventil 13 zurück in das Innere des Arbeitszylinders 1, der immer voll bleibt. Dadurch trifft der Kolben 2 bei allen seinen Bewegungen auf einen Widerstand. Dies unterstreicht die Wichtigkeit einer guten Funktion des elastischen Ausgleichsbehälters 20.

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Der Ausgleichsbehälter 20 umgibt den Arbeitszylinder 1 nur teilweise, die Flüssigkeit kann durch die freien Räume 30, 31, 32 zwischen dem Arbeitszylinder 1 und dem Außenrohr 6 ungehindert zirkulieren. Dies erlaubt es, die Wärmeabfuhr zu beschleunigen und somit ein gefährliches Ansteigen der Innentemperatur zu vermeiden.

In dem speziellen Fall eines raumsparenden hydraulischen Leistungsverbrauchers mit verkleinertem Durchmesser kann der elastische Ausgleichsbehälter aus mehreren kleinen voneinander unabhängigen Zylinderbereichen 25, 26 gebildet sein. Jeder davon nimmt einen weniger großen Teil ein (Figur 3). Zwischen dem Arbeitszylinder 1 und dem Außenrohr werden dadurch große freie Räume 30, 31, 32, 33 für die Flüssigkeitszirkulation und die Wärmeabfuhr gebildet. Jeder kleine Bereich 25, 26 enthält wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel 2 heiß zusammengeklebte Gummihalbsehaien der gewünschten Länge.

Bei einem in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der zylindrische Bereich 21 der Ausgleichskammer 20 als Formrohr 40 ausgebildet sein, in dessen Rand ein Verschlußstück 41 eingeklebt ist. Die Außenseiten des Formrohrs 40 umfassen einstückig angeformte Längsrippen 42, die den Behälter 20 in einem Abstand vom Arbeitszylinder und vom Außenrohr halten und seine Stellung im ringförmigen Hohlraum festlegen.

In den Figuren 6 bis 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des elastischen Ausgleichsbehälters 20 für einen Leistungsverbraucher beschrieben.

Der elastische Ausgleichsbehälter 20 setzt sich aus zwei zylindrischen Bereichen 50, 51 zusammen, von denen jeder aus

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einem profiliert oder rund gespritzten flachen Gummischlauch 50 a, 51 a gebildet und in zwei Ringen (52, 53) gehalten ist. Jeder Schlauch 50 a, 51 a ist an seinen gegebenenfalls vorläufig zusammengeklebten Rändern dicht verschlossen mit Hilfe von Metallbändern 5^ oder anderen Bändern und mit einer Zange oder irgend einem anderen bekannten Werkzeug zum Umreifen auf einem Klemmstück 55 festgeklemmt. Die zylindrischen Bereiche 50 a, 51 ^, deren Zahl variieren kann, sind so angeordnet, daß große Zwischenräume 30, 32, 33 freigelassen werden. So wird eine ungehinderte Zirkulation der Flüssigkeit ermöglicht und die Wärmeabfuhr beschleunigt. Das Volumen von Luft oder einem anderen Gas in den Schläuchen ist auch hier festgelegt in Abhängigkeit vom maximalen Volumen bei eingeschobener Kolbenstange 3, dabei ist ein Spiel für die Wärmeausdehnung der gesamten Flüssigkeit vorgesehen sowie ein minimales Gas-Restvolumen, um nicht am Ende eines Kompressionsvorgangs in einen Uberdruckbereich zu geraten. Ein Montagedorn mit einem äußeren Umfangsbegrenzer erlaubt es, auf dieser Grundlage das vorberechnete Volumen zu erhalten.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 9 ist der Gummischlauch, der den elastischen Ausgleichsbehälter 20 bildet, auf einem dünnen Rohr 56 angeordnet. Er ist zusammengebogen, seine Enden sind aneinandergefügt und gegebenenfalls zusammengeklebt. Der Schlauch wird beispielsweise mit Hilfe einer dünnen Kanüle mit Luft aufgepumpt, um den äußeren Durchmesser zu erhalten, der das erforderliche Gasvolumen bestimmt. Dann werden die Enden mit einem mehrmals herumgewickelten Draht oder einem geeigneten Band 57 festgeklemmt. Das Rohr 56 wird auf dem Arbeitszylinder 1 mit Hilfe von mehreren Vorsprüngen 58 festgehalten, die an den Enden herausstanzt oder herausgedrückt sind. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen

werden so große Zwischenräume 31, 32 freigelassen, um eine ungehinderte Zirkulation der Flüssigkeit zu erlauben; dies ist erforderlich für die Abfuhr der erzeugten Wärme quer durch das Außenrohr 6.

Der zusammengebogene Teil des Schlauchs kann durch einen konzentrisch angeordneten separaten Schlauch von größerem Durchmesser gebildet sein, der, gegebenenfalls angeklebt, an seinen Enden durch eine mechanische Umreifung abgedichtet ist.

Man kann einen elastischen Ausgleichsbehälter mit einer verhältnismäßig großen ringförmigen Oberfläche für ein gleiches erforderliches Volumen, aber kürzer gebaut, vorsehen. Der Behälter läßt einen Teil des ArbeitsZylinders Λ offen und quer durch die Flüssigkeit in direkter Verbindung mit dem Außenrohr 6. Damit wird die Abfuhr der im Innern des Arbeitszylinders erzeugten Wärme unterstützt.

Claims

PRINZ, LEITER,--BUNKER PARTNER __

Patentanwälte "1 "■ ~, Europ'earj Patent Attorneys \

München ** Stuttgart 3 5 I D 7 5 1 ■*"

8. Mai 1985

SOCIETE MTE

32, Quai de Dion Bouton

92800 PUTEAUX / Frankreich

Unser Zeichen: S $271

Pat entansprüehe

1. Elastischer Ausgleichsbehälter für hydraulische Leistungsverbraucher in Teleskopform mit einem Arbeitszylinder, der mit Flüssigkeit gefüllt und durch einen Kolben in zwei Kammern geteilt ist, wobei der Kolben über eine Kolbenstange mit einer bewegbaren Masse verbunden und mit definiert vorgespannten Kegelventilen versehen ist, die die hydraulischen Widerstände im Verlauf der von der Kolbenstange übertragenen Bewegungen festlegen und dadurch die mechanischen Beanspruchungen in Wärme umformen, und mit einem ringförmigen mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum, in dem der elastische Ausgleichsbehälter mit einem variablen Volumen untergebracht ist, wobei der ringförmige Hohlraum den Arbeitszylinder umgibt und über ein Tellerventil und ein definiert vorgespanntes Kegelventil mit dem der Kolbenstange gegenüberliegenden Kammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ausgleichsbehälter (20) durch eine oder mehrere voneinander unabhängige zylindrische Bereiche gebildet ist und den Arbeitszylinder (1) nur teilweise umgibt zum Schaffen von großen freien

Zwischenräumen (30, 31, 32, 33), die eine ungehinderte Zirkulation der Flüssigkeit zwischen dem Arbeitszylin der (1) und dem Außenrohr (6) erlauben, mit welchem der Ausgleichsbehälter nicht in direktem Kontakt steht, zum Erleichtern der Wärmeabfuhr und zum Vermeiden einer gefährlichen Temperaturerhöhung.

2. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die zylindrischen Bereiche ein unter schwachem Druck stehendes Volumen von Luft oder einem anderen Gas enthalten, das abhängig vom Maximalvolumen bei eingeschobener Kolbenstange (3) festgelegt ist, wobei ein Spiel für die Wärmeausdehnung der Gesamtheit der Flüssigkeit und ein minimales Gas-Restvolumen vorgesehen sind, das zum Vermeiden eines Überdrucks am Ende eines Kompressionswegs erforderlich ist.

3. Ausgleichsbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zylindrische Bereich (21, 25, 26) durch zwei gasundurchlässige Halbschalen (22, 23) aus Gummi oder einem anderen Material in der gewünschten Länge geformt wird und die Halbschalen zum Erzielen einer dichten Verbindung durch ein geeignetes Verfahren an ihren einander zugewandten Rändern aneinander geklebt werden.

4. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche jeder der Halbschalen (22, 23) eine einstückig angeformte Längsrippe (22 b, 23 b) umfaßt, wobei die Seitenkanten (22 a, 23 a) den Behälter (20) in einem Abstand vom Arbeitszylinder (1) und vom Außenrohr (6) halten und seine Lage innerhalb des ringförmigen Hohlraums (7) sichern.

5· Ausgleichsbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zylindrische Bereich (21, 25, 26) durch ein Formrohr (40) aus Gummi oder einem anderen gasundurchlässigen Material geformt ist und daß in die Enden des Formrohrs ein Verschlußstück geklebt ist.

6. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten des Rohrs (40) einstückig angeformte Längsrippen (42) tragen, die den Behälter (20) in einem Abstand vom Arbeitszylinder (1) und vom Außenrohr (6) halten und seine Lage innerhalb des ringförmigen Hohlraums (7) sichern.

7. Ausgleichsbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Bereiche (50, 51) aus einem rund oder geformt gespritzten flachen Schlauch (50 a, 51 a) aus Gummi oder einem anderen gasundurchlässigen Material gebildet und in Ringen (52, 53) festgeklemmt sind.

8. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Schlauchs (50 a, 51 a.) gegebenenfalls nach einer vorläufigen Verklebung mit einer mechanischen Umreifung (54, 55) dicht verschlossen sind.

9. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (50 a, 51 a) aus Gummi oder einem anderen Material zusammengefaltet ist und seine Enden, gegebenenfalls zusammengeklebt, mit Hilfe einer mechanischen Umreifung (57) dicht verschlossen sind.

10. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (50 a, 51 a) einem dünnen Rohr (56) angeordnet und auf dem Arbeitszylinder (1) mit Hilfe von mehreren aus seinen Enden gestanzten oder getriebenen Vorsprüngen (58) gehalten ist.

11. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der gefaltete Teil des Schlauchs (50 a, 51 a) durch einen getrennten konzentrischen Schlauch größeren Durchmessers gebildet ist, der, gegebenenfalls geklebt, an seinen Enden durch eine mechanische Umreifung abgedichtet ist.