EP4285040A1 - Rail vehicle fluid damper having a sensor, and method for monitoring said fluid damper - Google Patents

Rail vehicle fluid damper having a sensor, and method for monitoring said fluid damper

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EP4285040A1
EP4285040A1 EP22708302.9A EP22708302A EP4285040A1 EP 4285040 A1 EP4285040 A1 EP 4285040A1 EP 22708302 A EP22708302 A EP 22708302A EP 4285040 A1 EP4285040 A1 EP 4285040A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reference piece
rail vehicle
fluid damper
pressure
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP22708302.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Grobe
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Hydrostat Engineering and Konstruktion GmbH
Original Assignee
Hydrostat Engineering and Konstruktion GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hydrostat Engineering and Konstruktion GmbH filed Critical Hydrostat Engineering and Konstruktion GmbH
Publication of EP4285040A1 publication Critical patent/EP4285040A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/3207Constructional features
    • F16F9/3214Constructional features of pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/3207Constructional features
    • F16F9/3235Constructional features of cylinders
    • F16F9/3242Constructional features of cylinders of cylinder ends, e.g. caps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/3292Sensor arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00Purpose; Design features
    • F16F2230/24Detecting or preventing malfunction, e.g. fail safe
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms

Definitions

  • the application relates to a rail vehicle fluid damper with the features in the preamble of claim 1.
  • the present invention further relates to a method for monitoring the pressure in a rail vehicle fluid damper according to the features in claim 10.
  • dampers it is known to attach dampers to the front or end of rail vehicles, so that when two rail vehicles are coupled, the rail vehicles weighing several tons can be struck without being destroyed.
  • Flierzu dampers are arranged in a slight impact of a rail vehicle to another absorb and dampen the forces generated by the rail vehicle. Such dampers are also called buffers.
  • dampers depending on the design of the couplings formed between two rail vehicles, can be to maintain the distance between two rail vehicles that changes dynamically during operation. This occurs in particular when cornering and/or at different heights.
  • dampers are prestressed and therefore also have spring properties.
  • a generic damper is known for example from DE 20 2019 102 118 U1.
  • damper In long-term operation, such a damper can be subject to signs of wear and tear.
  • the damping properties can also differ due to different climatic conditions, in particular strong temperature fluctuations with a temperature delta of more than 30 ° C.
  • the aforementioned object is achieved in a rail vehicle fluid damper with the features in claim 1 .
  • a procedural part of the task is solved with the features in claim 10 .
  • the rail vehicle fluid damper has an inner container in which a guide bearing is arranged at the head.
  • the container is in particular of cylindrical design.
  • the rail vehicle fluid damper has a piston which is coupled to a piston rod.
  • the piston rod reaches through the guide bearing and the piston itself has a plate-shaped head, with which it can be driven into the container.
  • In the container itself there is a fluid medium which is under static prestress and which is present in particular in the liquid state of aggregation.
  • the rail vehicle fluid damper is characterized in that a reference piece that is in direct contact with the fluid medium is arranged in the container.
  • the reference piece is particularly preferably arranged in a floating manner in the container.
  • a sensor is coupled to or on the reference piece itself in such a way that the pressure of the fluid medium can be measured.
  • a change in pressure either when the damper is not in use due to a change in the external climatic conditions, in particular the temperature, and/or a change in pressure due to dynamic loads during operation of the damper, also affects the pressure change on the container, the piston and the seals off. Due to the fact that the reference piece is in direct contact with the fluid medium, the change in pressure of the fluid medium also causes a respective change in shape of the reference piece. According to the invention, the change in shape of the reference piece is measured by the sensor.
  • the reference piece itself is calibrated and/or configured in terms of its geometric dimensions in such a way that, according to a conversion formula and/or a stored matrix, it uses the measured values of the change in shape of the reference piece via a conversion formula and/or a stored matrix to draw conclusions about the pressure and thus the condition of the entire damper, in particular the housing and/or the seals of the damper.
  • This application is particularly suitable for dampers in rail vehicles that are used as so-called clutch dampers during operation.
  • rail vehicles also have dampers that are used as impact absorbers. These are arranged at the front or end and installed in a manner comparable to the principle of a bumper in motor vehicles.
  • impact absorbers have the sole purpose of reducing the impact in the event of an impact and reducing the crash energy that occurs as a result of retracting the impact absorber.
  • the present monitoring method is particularly important for such impact absorbers particularly useful, since the impact absorbers are sometimes not operated for years, but the pressure condition in the absorber can always be measured without a doubt using the measuring method according to the invention.
  • the senor is in particular a strain gauge.
  • a piezoelectronic sensor can also be used as an alternative to the strain gauge.
  • Such a piezoelectronic sensor is particularly suitable for use in a hollow body.
  • the reference piece is very particularly preferably a reference disk.
  • the reference piece can thus very particularly preferably be arranged on the bottom side in the container.
  • the sensor itself is also preferably arranged on a pressure-remote side of the reference piece.
  • the reference piece also particularly preferably has a seal coupled to it.
  • the sensor is arranged on the reference piece on the side facing away from the pressure, such that the sensor is not in contact with the fluid medium.
  • Both the sensor itself, which is in particular a strain gauge, and lines coupled to the sensor, as well as any integrated sensor electronics and/or energy source of the sensor, are therefore themselves not exposed to the pressure of the fluid medium.
  • the reference piece is also particularly preferably held in a form-fitting manner, but in at least one degree of freedom in a floating manner in the housing.
  • a stop is also preferably provided in the container, with a support screw facing away from the pressure side then enclosing the reference piece between the stop or holder and the support screw in a form-fitting manner.
  • the reference piece can then also have a plurality of seals.
  • the reference piece can have a depression or a recess on its pressure-facing side.
  • the change in shape of the reference piece when the pressure of the fluid medium changes can thus be recorded in a reference-safe manner.
  • a second significant advantage is the fact that despite the fluid medium and a correspondingly high pressure that occurs, the sensor technology allows direct measurement in almost immediate contact with the pressure medium.
  • the damper has an initial static force of the pressurized fluid medium when the piston begins to depress of at least 100 kN.
  • the present invention further relates to a method for performing pressure monitoring in a rail vehicle fluid damper.
  • the method is characterized in that a change in pressure causes a change in the shape of the reference piece, with the change in shape of the reference piece being detected by the sensor and the pressure being evaluated or converted via sensor electronics.
  • the sensor electronics can be integrated into the sensor itself. However, it can also be positioned separately, for example by cable, on or from the damper.
  • the sensor electronics itself can then send signals, for example also wirelessly, to a control station.
  • a measured value can also be recorded at predetermined intervals in an extremely energy-saving manner.
  • a respective sensor can then be checked or the data can be read out with an evaluation unit.
  • FIGS. 3 and 4 show a second embodiment variant with a reference piece in the area of the guide bearing
  • FIGS. 5 and 6 show a third variant with a reference piece in the plate-shaped head of the piston
  • Figure 7 and 8 a fourth embodiment variant of the fluid damper according to the invention.
  • Figure 9 and 10 a fifth embodiment variant of the fluid damper with a floating body in the bottom of the damper.
  • Figure 1 shows a rail vehicle fluid damper 1 according to the invention, having a housing 2 and a piston 3 moving into the housing 2.
  • the piston 3 itself has a piston rod 4 and a plate-shaped head 5.
  • the piston 3 is connected via a guide bearing 6, for example in Coupled in the form of a screw-in guide bearing 6 in the housing 2 or in an interior space of the housing 2 is a fluid medium 7 which is statically prestressed. If the piston 3 now moves into the housing 2 in order to carry out a damping process, the pressure of the fluid medium 7 changes.
  • a reference piece 9 in the form of a reference disk 9 is arranged in a base 8 of the housing.
  • the reference disk 9 is in direct contact with the fluid medium 7.
  • the reference disk 9 is pressed against an underside of the base 8 by a support screw 10, with the reference disk 9 being mounted essentially in a floating manner, in particular floating in its radial direction R , is trained.
  • a pressure change in the fluid medium 7 thus acts directly on the reference disk 9 and causes a change in shape of the reference disk 9.
  • An enlarged view is shown in FIG Reference disk 9.
  • the reference disk 9 has a depression 12 on its pressure-facing side.
  • respective seals 14, in particular in the form of O-rings are arranged.
  • a radially circumferential seal 14 can also be additionally provided.
  • a sensor 15, in particular in the form of a strain gauge (DMS), is arranged on the side facing away from the pressure, ie on the back. This is coupled to sensor electronics 17 via a cable 16 .
  • the sensor electronics 17 can also be an energy source or a wireless sensor or, for example, a wired connection in the form of a USB connection or other data readout option.
  • the sensor 15 on the reference piece 9 can then measure the change in shape of the reference piece 9 itself. He passes this on to the sensor electronics 17, where, for example, the measured values can be stored or they can be passed on to a further external evaluation unit.
  • Figure 2b shows the force acting on the reference disk 9 in a greatly exaggerated manner.
  • the force F results from the formula pressure times area and leads to a deformation of the reference disk 9.
  • the strain gauge arranged on the back of the reference disk 9 also experiences a deformation or deformation. Change in length due to the deformation of the reference disk 9, which is shown greatly exaggerated. It is thus possible to use a mathematical conversion formula, a stored characteristic curve or a stored matrix to convert the measured deformation of the reference disk 9 in order to draw conclusions about the pressure prevailing in the damper 1.
  • the reference disk 9 is produced in particular from a metallic material, in particular from a steel material.
  • the reference disc 9 can also be made of a heat-treated steel, for example 1.6580 - 30 CrNiMo 8.
  • the selection of the material depends in particular on the material of the housing of the damper 1.
  • the reference disc 9 should either be made of the same material as the housing.
  • the reference disk should have a tensile strength Rm of at least 80 to 90 percent of the tensile strength Rm of the housing material. Thus, the requirement of elastic deformation can be secured.
  • the operating data can also be analyzed in more detail. Extensive recordings of the system behavior, e.g. how often the damper was started, what are the operating conditions over the course of the route, working frequency of the buffer, etc..
  • the compression values recorded in sensor electronics can be adjusted or upgraded in practice, after which a detailed The damper is evaluated. This can be done manually afterwards, but also automatically, so that the sensor electronics are designed to be self-learning and then in turn store more detailed analysis data.
  • the monitoring system provides insights that are becoming increasingly important, especially for operation with automatic railways - as well as the driverless railway systems that are being used more and more frequently. It must be possible for systems to control themselves in order to avoid serious errors for people and technology. Our system is ideally suited for this.
  • Figures 3 and 4 show a second embodiment of the present invention.
  • the damper 1 is also in turn designed with a container.
  • the reference piece 9 itself is arranged on the bottom side, with the reference piece 9 being inserted into the guide bearing 6 of the container 2, in particular as shown in Figure 4.
  • the reference piece 9 is in contact with the fluid medium 7 via a channel 18, so that in turn a change in the pressure of the Fluid medium 7 leads to a deformation of the reference piece 9.
  • Figures 5 and 6 show a third embodiment of the present invention.
  • a damper 1 with a housing 2 is also formed here.
  • the reference piece 9 is also arranged in the housing 2 here, but not in direct contact with the housing, but in the plate-shaped head 5 of the piston 3.
  • the enlarged view according to Figure 6 shows that the plate-shaped head 5 of the Piston 3 is designed in two parts, such that a floating mounting of the reference piece 9 is possible.
  • a part of the plate-shaped head 5 thus serves as a support screw 10 and a front part 19 of the head 5 serves as a counter bearing or abutment.
  • the reference piece 9 is kept floating within the head 5.
  • the sensor electronics 17 are coupled to an evaluation unit via a cable 16 .
  • FIGS. 7 and 8 show a further embodiment variant of the present invention. Essentially, this is analogous to the design variant of FIGS. 1 and 2 with regard to the placement and the basic structure of the container of the damper 1. The difference, however, is a special manufacturing feature.
  • a holding body 20 is formed, which is arranged on the bottom side in the container.
  • the reference piece 9 is then placed in the holding body 20 analogously to the principle of the variant embodiment of FIGS.
  • a through hole 21 can first be made here, in which the holding body 20 and the support screw 10 are then arranged.
  • the holding body 20 can have a T-shaped cross section, as shown, and can rest on the pressure inside facing the fluid medium 7 with a stepped shoulder.
  • Figure 9 and 10 show an alternative embodiment variant of the present invention.
  • the holding body 20 itself is designed as a hollow body 22 which is designed to engage in the pressure chamber of the fluid medium 7 or the interior of the container.
  • the sensor 15 itself can be arranged not only on the bottom side, but also on a lateral surface.
  • the hollow body is thus the reference piece 9 itself.
  • a change in the pressure of the fluid medium 7 also changes the shape of the hollow body 22, which acts as a reference piece 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

The invention relates to a rail vehicle fluid damper and to a method for monitoring said fluid damper, wherein a reference piece (9) is placed inside a housing (2) of the damper (1), and the deformation of the reference piece (9) is measured, and a conclusion can be drawn about the change in pressure, thus allowing a pressure of the fluid medium (7) in the housing (2) to be monitored.

Description

Schienenfahrzeuq Fluid Dämpfer mit Sensor sowie Verfahren zu dessen Überwachuna Rail vehicle fluid damper with sensor and method for monitoring it
Die Anmeldung betrifft einen Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. The application relates to a rail vehicle fluid damper with the features in the preamble of claim 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überwachen des Druckes in einem Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer gemäß den Merkmalen im Anspruch 10.The present invention further relates to a method for monitoring the pressure in a rail vehicle fluid damper according to the features in claim 10.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, an Schienenfahrzeugen front- bzw. endseitig Dämpfer anzubringen, so dass bei einem Koppelungsvorgang von zwei Schienenfahrzeugen, die mehrere Tonnen wiegenden Schienenfahrzeuge zerstörungsfrei einander angefahren werden können. Flierzu sind Dämpfer angeordnet, die bei einem leichten Anprall eines Schienenfahrzeuges an ein weiteres Schienenfahrzeug entstehenden Kräfte auffangen und dämpfen. Solche Dämpfer werden auch Puffer genannt. According to the prior art, it is known to attach dampers to the front or end of rail vehicles, so that when two rail vehicles are coupled, the rail vehicles weighing several tons can be struck without being destroyed. Flierzu dampers are arranged in a slight impact of a rail vehicle to another absorb and dampen the forces generated by the rail vehicle. Such dampers are also called buffers.
Eine weitere Aufgabe solcher Dämpfer kann es je nach Aufbau der zwischen zwei Schienenfahrzeugen ausgebildeten Kupplungen sein, den während des Betriebs zwischen zwei Schienenfahrzeugen dynamisch sich verändernden Abstand zu halten. Dies tritt insbesondere bei Kurvenfahrten und/oder Höhenversatz auf. Hierzu ist es ebenfalls bekannt, dass die Dämpfer unter einer Vorspannung stehen und somit auch Federungseigenschaften besitzen. Another task of such dampers, depending on the design of the couplings formed between two rail vehicles, can be to maintain the distance between two rail vehicles that changes dynamically during operation. This occurs in particular when cornering and/or at different heights. In this regard, it is also known that the dampers are prestressed and therefore also have spring properties.
Ein gattungsbildender Dämpfer ist beispielsweise aus der DE 20 2019 102 118 U1 bekannt. A generic damper is known for example from DE 20 2019 102 118 U1.
Im dauerhaften Betrieb kann ein solcher Dämpfer Verschleißerscheinungen und Abnutzungen unterliegen. Auch können sich die Dämpfungseigenschaften unterscheiden durch unterschiedliche klimatische Bedingungen, insbesondere starke Temperaturschwankungen mit einem Temperaturdelta von mit mehr als 30 ° C. In long-term operation, such a damper can be subject to signs of wear and tear. The damping properties can also differ due to different climatic conditions, in particular strong temperature fluctuations with a temperature delta of more than 30 ° C.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, einfach, möglichst störunanfällig sowie kostengünstig einen solchen Dämpfer im Betrieb zu überwachen. It is therefore the object of the present invention to provide a way of monitoring such a damper during operation in a simple, as trouble-free as possible and inexpensive manner.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. According to the invention, the aforementioned object is achieved in a rail vehicle fluid damper with the features in claim 1 .
Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird mit den Merkmalen im Anspruch 10 gelöst. A procedural part of the task is solved with the features in claim 10 .
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Advantageous design variants are described in the dependent claims.
Der Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer weist einen inneren Behälter auf, in dem kopfseitig ein Führungslager angeordnet ist. Der Behälter ist insbesondere zylindrisch ausgebildet. Ferner weist der Schienenfahrzeugfluiddämpfer einen Kolben auf, der mit einer Kolbenstange gekoppelt ist. Die Kolbenstange durchgreift dabei das Führungslager und der Kolben selbst weist wiederum einen tellerförmigen Kopf auf, mit welchem er in den Behälter einfahrbar ist. In dem Behälter selbst ist ein unter statischer Vorspannung stehendes Fluidmedium angeordnet, welches insbesondere in flüssigem Aggregatzustand vorhanden ist. The rail vehicle fluid damper has an inner container in which a guide bearing is arranged at the head. The container is in particular of cylindrical design. Furthermore, the rail vehicle fluid damper has a piston which is coupled to a piston rod. The piston rod reaches through the guide bearing and the piston itself has a plate-shaped head, with which it can be driven into the container. In the container itself there is a fluid medium which is under static prestress and which is present in particular in the liquid state of aggregation.
Erfindungsgemäß zeichnet sich der Schienenfahrzeugfluiddämpfer dadurch aus, dass in dem Behälter ein mit dem Fluidmedium in direktem Kontakt stehendes Referenzstück angeordnet ist. Das Referenzstück ist ganz besonders bevorzugt schwimmend gelagert in dem Behälter angeordnet. Mit bzw. an dem Referenzstück selbst ist ein Sensor gekoppelt, dergestalt, dass der Druck des Fluidmediums messbar ist. According to the invention, the rail vehicle fluid damper is characterized in that a reference piece that is in direct contact with the fluid medium is arranged in the container. The reference piece is particularly preferably arranged in a floating manner in the container. A sensor is coupled to or on the reference piece itself in such a way that the pressure of the fluid medium can be measured.
Durch eine Änderung des Druckes, entweder bei einem nicht genutzten Dämpfer durch Änderung der äußeren klimatischen Bedingungen, insbesondere der Temperatur, und/oder durch Änderung des Druckes aufgrund dynamischer Belastungen im Betrieb des Dämpfers wirkt sich eine Druckänderung auch auf den Behälter, den Kolben sowie die Dichtungen aus. Dadurch, dass das Referenzstück mit dem Fluidmedium in direktem Kontakt steht, wird durch die Druckänderung des Fluidmediums auch eine jeweilige Formänderung des Referenzstückes herbeigeführt. Erfindungsgemäß wird die Formänderung des Referenzstückes durch den Sensor gemessen. Das Referenzstück selbst ist dazu derart kalibriert und/oder in seiner geometrischen Abmessung ausgebildet, dass es gemäß einer Umrechnungsformel und/oder einer hinterlegten Matrix die gemessenen Werte der Formänderung des Referenzstückes über eine Umrechnungsformel und/oder eine hinterlegte Matrix als Rückschluss auf den Druck und damit den Zustand des gesamten Dämpfers, insbesondere des Gehäuses und/oder der Dichtungen des Dämpfers zulässt. A change in pressure, either when the damper is not in use due to a change in the external climatic conditions, in particular the temperature, and/or a change in pressure due to dynamic loads during operation of the damper, also affects the pressure change on the container, the piston and the seals off. Due to the fact that the reference piece is in direct contact with the fluid medium, the change in pressure of the fluid medium also causes a respective change in shape of the reference piece. According to the invention, the change in shape of the reference piece is measured by the sensor. The reference piece itself is calibrated and/or configured in terms of its geometric dimensions in such a way that, according to a conversion formula and/or a stored matrix, it uses the measured values of the change in shape of the reference piece via a conversion formula and/or a stored matrix to draw conclusions about the pressure and thus the condition of the entire damper, in particular the housing and/or the seals of the damper.
Dieser Einsatzzweck eignet sich insbesondere für Dämpfer in Schienenfahrzeugen, die als sogenannter Kupplungsdämpfer im Betrieb genutzt werden. Es gibt jedoch auch bei Schienenfahrzeugen Dämpfer, die als Pralldämpfer genutzt werden. Diese sind front- oder endseitig angeordnet und vergleichbar mit dem Prinzip einer Stoßstange bei Kraftfahrzeugen verbaut. Üblicherweise haben derartige Pralldämpfer ausschließlich den Einsatzzweck, im Falle eines Aufpralles den Stoß zu mindern und dabei auftretende Crashenergie durch das Einfahren des Pralldämpfers zu verringern. Gerade auch bei derartigen Pralldärmpfern ist die vorliegende Überwachungsmethode besonders sinnvoll, da die Pralldämpfer mitunter über Jahre keinerlei Betätigung erfahren, jedoch durch das erfindungsgemäße Messverfahren der Druckzustand in dem Dämpfer zweifelsfrei immer messbar ist. This application is particularly suitable for dampers in rail vehicles that are used as so-called clutch dampers during operation. However, rail vehicles also have dampers that are used as impact absorbers. These are arranged at the front or end and installed in a manner comparable to the principle of a bumper in motor vehicles. Typically, such impact absorbers have the sole purpose of reducing the impact in the event of an impact and reducing the crash energy that occurs as a result of retracting the impact absorber. The present monitoring method is particularly important for such impact absorbers particularly useful, since the impact absorbers are sometimes not operated for years, but the pressure condition in the absorber can always be measured without a doubt using the measuring method according to the invention.
Hierzu ist der Sensor insbesondere ein Dehnmessstreifen. Auch kann alternativ zu dem Dehnmessstreifen ein piezoelektronischer Sensor eingesetzt werden. Ein solcher piezoelektronischer Sensor eignet sich insbesondere bei einem Einsatz in einem Hohlkörper. For this purpose, the sensor is in particular a strain gauge. A piezoelectronic sensor can also be used as an alternative to the strain gauge. Such a piezoelectronic sensor is particularly suitable for use in a hollow body.
Das Referenzstück ist ganz besonders bevorzugt eine Referenzscheibe. Im Falle eines Behälters, welcher insbesondere zylinderförmig ausgebildet ist, kann somit das Referenzstück ganz besonders bevorzugt bodenseitig in dem Behälter angeordnet sein. The reference piece is very particularly preferably a reference disk. In the case of a container which is in particular of cylindrical design, the reference piece can thus very particularly preferably be arranged on the bottom side in the container.
Der Sensor selbst ist weiterhin bevorzugt auf einer druckabgewandten Seite des Referenzstückes angeordnet. Das Referenzstück weist weiterhin besonders bevorzugt eine mit diesem gekoppelte Dichtung auf. Hierzu ist insbesondere der Sensor auf dem Referenzstück auf der druckabgewandten Seite angeordnet, dergestalt, dass der Sensor mit dem Fluidmedium nicht in Kontakt steht. Sowohl der Sensor selbst, welcher insbesondere ein Dehnmessstreifen ist, als auch mit dem Sensor gekoppelte Leitungen sowie auch eine ggf. integrierte Sensorelektronik und/oder Energiequelle des Sensors, sind somit selbst nicht dem Druck des Fluidmediums ausgesetzt. The sensor itself is also preferably arranged on a pressure-remote side of the reference piece. The reference piece also particularly preferably has a seal coupled to it. For this purpose, in particular, the sensor is arranged on the reference piece on the side facing away from the pressure, such that the sensor is not in contact with the fluid medium. Both the sensor itself, which is in particular a strain gauge, and lines coupled to the sensor, as well as any integrated sensor electronics and/or energy source of the sensor, are therefore themselves not exposed to the pressure of the fluid medium.
Das Referenzstück ist weiterhin besonders bevorzugt formschlüssig, jedoch in mindestens einem Freiheitsgrad schwimmend gelagert in dem Gehäuse gehalten. Hierzu ist weiterhin bevorzugt in dem Behälter ein Anschlag vorgesehen, wobei eine der Druckseite abgewandte Stützschraube dann das Referenzstück zwischen Anschlag bzw. Halter und Stützschraube formschlüssig einschließt. Besonders bevorzugt kann das Referenzstück dann auch mehrere Dichtungen aufweisen. The reference piece is also particularly preferably held in a form-fitting manner, but in at least one degree of freedom in a floating manner in the housing. For this purpose, a stop is also preferably provided in the container, with a support screw facing away from the pressure side then enclosing the reference piece between the stop or holder and the support screw in a form-fitting manner. In a particularly preferred manner, the reference piece can then also have a plurality of seals.
Weiterhin besonders bevorzugt kann das Referenzstück an seiner druckzugewandten Seite eine Einmuldung bzw. eine Ausnehmung aufweisen. Die Formänderung des Referenzstückes bei Druckänderung des Fluidmediums kann somit referenzsicher aufgenommen werden. Ein erfindungswesentlicher Vorteil besteht darin, dass Gehäuseverdrehungen oder sonstige Einflüsse keine oder in zu vernachlässigender Weise Auswirkungen auf die Messung des in dem Behälter vorherrschenden Druckes haben, da das Referenzstück in dem Behälter und nicht außenseitig an dem Behälter angeordnet ist. Furthermore, particularly preferably, the reference piece can have a depression or a recess on its pressure-facing side. The change in shape of the reference piece when the pressure of the fluid medium changes can thus be recorded in a reference-safe manner. An advantage that is essential to the invention is that twisting of the housing or other influences have no or negligible effects on the measurement of the pressure prevailing in the container, since the reference piece is arranged in the container and not on the outside of the container.
Ein zweiter wesentlicher Vorteil ist die Tatsache, dass trotz des fluiden Mediums sowie eines entsprechend hohen auftretenden Druckes die Sensortechnik in fast unmittelbarem Kontakt mit dem Druckmedium eine direkte Messung zulässt. A second significant advantage is the fact that despite the fluid medium and a correspondingly high pressure that occurs, the sensor technology allows direct measurement in almost immediate contact with the pressure medium.
Beispielsweise hat der Dämpfer eine statische Anfangskraft des unter Druck stehenden Fluidmediums bei Beginn des Eindrückens des Kolbens von mindestens 100 kN. For example, the damper has an initial static force of the pressurized fluid medium when the piston begins to depress of at least 100 kN.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Durchführung der Überwachung des Druckes in einem Schienenfahrzeugfluiddämpfer. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass eine Änderung des Druckes eine Formänderung des Referenzstückes bewirkt, wobei die Formänderung des Referenzstückes von dem Sensor erfasst wird und über eine Sensorelektronik der Druck ausgewertet bzw. umgerechnet wird. The present invention further relates to a method for performing pressure monitoring in a rail vehicle fluid damper. According to the invention, the method is characterized in that a change in pressure causes a change in the shape of the reference piece, with the change in shape of the reference piece being detected by the sensor and the pressure being evaluated or converted via sensor electronics.
Die Sensorelektronik kann in den Sensor selbst integriert sein. Jedoch auch, beispielsweise kabelgebunden an bzw. von dem Dämpfer separat positioniert sein. Die Sensorelektronik selbst kann dann Signale, beispielsweise auch drahtlos, an eine Kontrollstation senden. Auch kann äußerst energiesparend in vorbestimmten Intervallen jeweils ein Messwert aufgenommen werden. Mit einer Auswerteinheit kann dann ein jeweiliger Sensor kontrolliert bzw. die Daten ausgelesen werden. The sensor electronics can be integrated into the sensor itself. However, it can also be positioned separately, for example by cable, on or from the damper. The sensor electronics itself can then send signals, for example also wirelessly, to a control station. A measured value can also be recorded at predetermined intervals in an extremely energy-saving manner. A respective sensor can then be checked or the data can be read out with an evaluation unit.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften, Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen: Further advantages, features, properties, aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred design variants are shown in schematic figures. These serve for a simple understanding of the invention. Show it:
Figur 1 und 2a und b eine Längsschnittansicht sowie eine Detailansicht einer ersten Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Referenzstückes mit Sensor im Boden eines Dämpfers, Figur 3 und 4 eine zweite Ausgestaltungsvariante mit Referenzstück im Bereich des Führungslagers, Figure 1 and 2a and b a longitudinal sectional view and a detailed view of a first embodiment variant of a reference piece according to the invention with a sensor in the bottom of a damper, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment variant with a reference piece in the area of the guide bearing,
Figur 5 und 6 eine dritte Ausführungsvariante mit Referenzstück im tellerförmigen Kopf des Kolbens, FIGS. 5 and 6 show a third variant with a reference piece in the plate-shaped head of the piston,
Figur 7 und 8 eine vierte Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Fluiddämpfers und Figure 7 and 8 a fourth embodiment variant of the fluid damper according to the invention and
Figur 9 und 10 eine fünfte Ausgestaltungsvariante des Fluiddämpfers mit einem Flohlkörper im Boden des Dämpfers. Figure 9 and 10 a fifth embodiment variant of the fluid damper with a floating body in the bottom of the damper.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwenden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt. In the figures, the same reference numbers are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer 1 , aufweisend ein Gehäuse 2 sowie einen in das Gehäuse 2 einfahrenden Kolben 3. Der Kolben 3 selbst weist eine Kolbenstange 4 auf sowie einen tellerförmigen Kopf 5. Der Kolben 3 ist über ein Führungslager 6, beispielsweise in Form eines einschraubbaren Führungslagers 6 in dem Gehäuse 2 gekoppelt bzw. in einem Innenraum des Gehäuses 2 ist ein Fluidmedium 7, welches statisch unter Vorspannung steht, angeordnet. Fährt nunmehr der Kolben 3 in das Gehäuse 2 ein, um einen Dämpfungsvorgang auszuführen, so ändert sich der Druck des Fluidmediums 7. Figure 1 shows a rail vehicle fluid damper 1 according to the invention, having a housing 2 and a piston 3 moving into the housing 2. The piston 3 itself has a piston rod 4 and a plate-shaped head 5. The piston 3 is connected via a guide bearing 6, for example in Coupled in the form of a screw-in guide bearing 6 in the housing 2 or in an interior space of the housing 2 is a fluid medium 7 which is statically prestressed. If the piston 3 now moves into the housing 2 in order to carry out a damping process, the pressure of the fluid medium 7 changes.
Erfindungsgemäß ist in einem Boden 8 des Gehäuses ein Referenzstück 9 in Form einer Referenzscheibe 9 angeordnet. Die Referenzscheibe 9 steht dabei in unmittelbarem Kontakt mit dem Fluidmedium 7. Die Referenzscheibe 9 ist auf der druckabgewandten Seite durch eine Stützschraube 10 gegen eine Unterseite des Bodens 8 gedrückt, wobei die Referenzscheibe 9 im Wesentlichen als schwimmend gelagert, insbesondere in ihrer Radialrichtung R schwimmend gelagert, ausgebildet ist. Eine Druckänderung des Fluidmediums 7 wirkt somit unmittelbar auf die Referenzscheibe 9 und bewirkt eine Formänderung der Referenzscheibe 9. Eine vergrößerte Darstellung zeigt Figur 2. Durch einen Durchtrittskanal 11 im Boden 8 des Gehäuses 2 steht somit das Fluidmedium 7 in unmittelbarem Kontakt mit der Referenzscheibe 9. Die Referenzscheibe 9 hat an ihrer druckzugewandten Seite eine Vertiefung 12. Ferner sind jeweilige Dichtungen 14, insbesondere in Form von 0- Ringen angeordnet. Auch kann eine radial umlaufende Dichtung 14 zusätzlich vorgesehen sein. Auf der druckabgewandten Seite, mithin auf der Rückseite ist ein Sensor 15 angeordnet, insbesondere in Form eines Dehnmessstreifens (DMS). Dieser ist über ein Kabel 16 mit einer Sensorelektronik 17 gekoppelt. Die Sensorelektronik 17 kann auch eine Energiequelle bzw. auch ein Drahtlossensor oder beispielsweise einen kabelgebundenen Anschluss in Form eines USB-Anschlusses oder sonstiger Datenauslesungsmöglichkeit. According to the invention, a reference piece 9 in the form of a reference disk 9 is arranged in a base 8 of the housing. The reference disk 9 is in direct contact with the fluid medium 7. On the side facing away from the pressure, the reference disk 9 is pressed against an underside of the base 8 by a support screw 10, with the reference disk 9 being mounted essentially in a floating manner, in particular floating in its radial direction R , is trained. A pressure change in the fluid medium 7 thus acts directly on the reference disk 9 and causes a change in shape of the reference disk 9. An enlarged view is shown in FIG Reference disk 9. The reference disk 9 has a depression 12 on its pressure-facing side. Furthermore, respective seals 14, in particular in the form of O-rings, are arranged. A radially circumferential seal 14 can also be additionally provided. A sensor 15, in particular in the form of a strain gauge (DMS), is arranged on the side facing away from the pressure, ie on the back. This is coupled to sensor electronics 17 via a cable 16 . The sensor electronics 17 can also be an energy source or a wireless sensor or, for example, a wired connection in the form of a USB connection or other data readout option.
Das Prinzip kann insbesondere an der Figur 2a nochmals gut verstanden werden. Eine Druckänderung des Fluidmediums 7 führt gleichzeitig zu einer, wenn auch nur geringfügen, jedoch Formänderung des Referenzstückes 9. Der Sensor 15 an dem Referenzstück 9 kann dann die Formänderung des Referenzstückes 9 selber messen. Dieses gibt er weiter an die Sensorelektronik 17, wo beispielsweise die Messwerte gespeichert werden können oder an eine weitere externe Auswerteeinheit diese weitergegeben werden. The principle can again be clearly understood in particular from FIG. 2a. A pressure change in the fluid medium 7 simultaneously leads to a change in shape, albeit only a slight one, of the reference piece 9. The sensor 15 on the reference piece 9 can then measure the change in shape of the reference piece 9 itself. He passes this on to the sensor electronics 17, where, for example, the measured values can be stored or they can be passed on to a further external evaluation unit.
Figur 2b zeigt dabei in stark übertriebener Weise die Krafteinwirkung auf die Referenzscheibe 9. Die Kraft F ergibt sich durch die Formel Druck mal Fläche und führt zu einer Verformung der Referenzscheibe 9. Der auf der Rückseite der Referenzscheibe 9 angeordnete Dehnmessstreifen erfährt ebenfalls eine Verformung bzw. Längenänderung aufgrund der stark übertrieben dargestellten Verformung der Referenzscheibe 9. Somit ist es möglich, aufgrund einer mathematischen Umrechnungsformel, einer hinterlegten Kennlinie oder auch einer hinterlegten Matrix jeweils die gemessene Verformung der Referenzscheibe 9 als Rückschluss auf den in dem Dämpfer 1 vorherrschenden Druck umzurechnen. Exemplarisch an der Referenzscheibe 9 gemäß Figur 2b beschrieben, jedoch für alle Ausgestaltungsvarianten der in dieser Schrift beschriebenen Erfindung anwendbar, wird die Referenzscheibe 9 insbesondere aus einem metallischen, insbesondere aus einem Stahlwerkstoff hergestellt. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine rostfrei Edelstahllegierung, beispielsweise (1.4021 - X 20 Cr 13). Auch kann jedoch die Referenzscheibe 9 aus einem Vergütungsstahl hergestellt sein, beispielsweise 1 .6580 - 30 CrNiMo 8. Die Auswahl des Werkstoffes hängt insbesondere vom Werkstoff des Gehäuses des Dämpfers 1 ab. Hierzu ist es besonderes vorteilig, derart auszuwählen, dass sich in dem geforderten Druckbereich bzw. der damit einhergehenden Verformungen bei der Referenzscheibe 9 ausschließlich um eine elastische Verformung handelt, so dass die auf die Referenzscheibe 9 wirkenden Drücke nicht eine plastische Verformung hervorrufen. Insbesondere sollte die Referenzscheibe 9 entweder aus dem gleichen Werkstoff des Gehäuses ausgebildet sein. Alternativ sollte die Referenzscheibe mindestens eine Zugfestigkeit Rm von 80 bis 90 Prozent der Zugfestigkeit Rm des Werkstoffes des Gehäuses aufweisen. Somit kann die Forderung der elastischen Verformung sichergestellt werden. Figure 2b shows the force acting on the reference disk 9 in a greatly exaggerated manner. The force F results from the formula pressure times area and leads to a deformation of the reference disk 9. The strain gauge arranged on the back of the reference disk 9 also experiences a deformation or deformation. Change in length due to the deformation of the reference disk 9, which is shown greatly exaggerated. It is thus possible to use a mathematical conversion formula, a stored characteristic curve or a stored matrix to convert the measured deformation of the reference disk 9 in order to draw conclusions about the pressure prevailing in the damper 1. Described as an example using the reference disk 9 according to FIG. 2b, but applicable to all design variants of the invention described in this document, the reference disk 9 is produced in particular from a metallic material, in particular from a steel material. This is in particular a stainless steel alloy, for example (1.4021 - X 20 Cr 13). However, the reference disc 9 can also be made of a heat-treated steel, for example 1.6580 - 30 CrNiMo 8. The selection of the material depends in particular on the material of the housing of the damper 1. For this purpose, it is particularly advantageous to select such that in the required pressure range and the associated deformations in the reference disk 9 it is exclusively an elastic deformation, so that the pressures acting on the reference disk 9 do not cause plastic deformation. In particular, the reference disc 9 should either be made of the same material as the housing. Alternatively, the reference disk should have a tensile strength Rm of at least 80 to 90 percent of the tensile strength Rm of the housing material. Thus, the requirement of elastic deformation can be secured.
Auch ist es möglich, eine "universelle" Referenzscheibe 9 zu verwenden. Dies bietet den Vorteil, dass die Referenzscheibe 9 einmal kalibriert werden muss. Über eine da hinterlegte mathematische Umrechnungsformel, eine Kennlinie bzw. Kennfeld oder auch eine hinterlegte Matrix kann dann diese eine universelle Referenzscheibe 9 für verschiedene Dämpfertypen und auch für verschiedene Gehäusewerkstoffe eingesetzt werden. Hierzu wird ein in der Praxis auftretender Druckbereich von bis zu 4000 bar durch die universelle Referenzscheibe 9 abgedeckt. Je nach Gehäusetyp und Gehäusewerkstoff kann diese dann über die jeweilige Umrechnung verwendet werden und es kann der real auftretende Druck gemessen werden. Hierdurch sinken die Konstruktionskosten pro Dämpfer 1 mit der erfindungsgemäßen Überwachungselektronik. Als minimale Auswertung wird zu mindestens ein Soll-Ist- Vergleich der Messdaten hinterlegt, so dass ein Rückschluss auf den Betriebszustand "in Ordnung" bzw. "nicht in Ordnung" hergestellt wird. It is also possible to use a "universal" reference disk 9 . This offers the advantage that the reference disc 9 has to be calibrated once. This one universal reference disc 9 can then be used for different damper types and also for different housing materials via a mathematical conversion formula stored there, a characteristic curve or characteristic diagram or also a stored matrix. For this purpose, a pressure range of up to 4000 bar that occurs in practice is covered by the universal reference disk 9 . Depending on the housing type and housing material, this can then be used via the respective conversion and the pressure that actually occurs can be measured. This reduces the construction costs per damper 1 with the monitoring electronics according to the invention. As a minimum evaluation, at least a target/actual comparison of the measurement data is stored, so that a conclusion can be drawn as to the operating status "OK" or "Not OK".
Mit verfeinerten Auswertungen lassen sich auch weitere Zustände erkennen, wie z. B. den Zwischenzustand „noch verwendbar bis...“. Bei entsprechender Verknüpfung der Daten und passenden Analysetools ist es dann auch möglich, dass der Betriebszustand in Abhängigkeit von der Betriebsstundenzahl oder der Laufstrecke prognostiziert wird. With refined evaluations, other states can also be identified, such as e.g. B. the intermediate status "can still be used until...". With the appropriate linking of the data and suitable analysis tools, it is then also possible for the operating status to be forecast as a function of the number of operating hours or the running distance.
Im Zusammenhang mit der Betriebsüberwachung eröffnen sich dann auch Vorteile zur Reduzierung der Betriebskosten. War es bisher - aufgrund fehlender Echtzeit- Zustandsüberwachungs-einrichtungen - erforderlich eine sogenannte „vorbeugende Instandhaltung“ durchzuführen, d. h. die Dämpfer wurden in Relation zu ihrer Einsatzzeit in den Service geschickt, egal ob es tatsächlich erforderlich war oder nicht, i. d. Regel nach 5 Jahren, so eröffnet die permanente Zustandsüberwachung die kostengünstigere Vorgehensweise, die Dämpfer nur noch bei Bedarf dem Service zu unterziehen. Das senkt automatisch die Betriebskosten. In connection with operational monitoring, there are also advantages for reducing operating costs. Until now, due to the lack of real-time condition monitoring devices, it has been necessary to carry out what is known as "preventive maintenance", ie the dampers have been checked in relation to their sent to the service, no matter whether it was actually necessary or not, usually after 5 years, the permanent condition monitoring opens up the more cost-effective procedure of subjecting the dampers to the service only when necessary. This automatically lowers operating costs.
Parallel zu diesen Sicherheitsaspekten können auch die Betriebsdaten detaillierter analysiert werden. Umfangreiche Aufzeichnungen des Systemverhaltens, z.B. wie oft wurde der Dämpfer angefahren, wie sind die Betriebsbedingungen über den Streckenverlauf, Arbeitsfrequenz des Puffers etc.. Auch kann hier wiederum in einer Sensorelektronik dann aufgenommenen Presswerten in der Praxis ein Angleich bzw. Upgrade erfolgen, wonach eine detaillierte Auswertung des Dämpfers erfolgt. Dies kann manuell nachträglich erfolgen, jedoch auch automatisiert, so dass die Sensorelektronik selbstlernend ausgebildet ist und dann wiederum detalliertere Analysedaten hinterlegen. Parallel to these safety aspects, the operating data can also be analyzed in more detail. Extensive recordings of the system behavior, e.g. how often the damper was started, what are the operating conditions over the course of the route, working frequency of the buffer, etc.. Here again, the compression values recorded in sensor electronics can be adjusted or upgraded in practice, after which a detailed The damper is evaluated. This can be done manually afterwards, but also automatically, so that the sensor electronics are designed to be self-learning and then in turn store more detailed analysis data.
Insgesamt liefert das Überwachungssystem Erkenntnisse, wie sie insbesondere für den Betrieb mit automatischen Bahnen - wie auch den immer häufiger zum Einsatz kommenden fahrerlosen Bahnsystemen - immer wichtiger werden. Es muss möglich sein, dass Systeme sich selber kontrollieren um schwerwiegende Fehler für Mensch und Technik zu vermeiden. Hierfür eignet sich unser System in hervorragender Weise. All in all, the monitoring system provides insights that are becoming increasingly important, especially for operation with automatic railways - as well as the driverless railway systems that are being used more and more frequently. It must be possible for systems to control themselves in order to avoid serious errors for people and technology. Our system is ideally suited for this.
Figur 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist ebenfalls wiederum der Dämpfer 1 mit einem Behälter ausgebildet. Auch hier ist das Referenzstück 9 selbst bodenseitig angeordnet, wobei das Referenzstück 9 insbesondere erkennbar gemäß Figur 4 in das Führungslager 6 des Behälters 2. Über einen Kanal 18 steht das Referenzstück 9 in Kontakt mit dem Fluidmedium 7, so dass wiederum eine Änderung des Druckes des Fluidmediums 7 zu einer Verformung des Referenzstückes 9 führt. Figures 3 and 4 show a second embodiment of the present invention. In this case, the damper 1 is also in turn designed with a container. Here, too, the reference piece 9 itself is arranged on the bottom side, with the reference piece 9 being inserted into the guide bearing 6 of the container 2, in particular as shown in Figure 4. The reference piece 9 is in contact with the fluid medium 7 via a channel 18, so that in turn a change in the pressure of the Fluid medium 7 leads to a deformation of the reference piece 9.
Figur 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. Auch hier ist ein Dämpfer 1 mit einem Gehäuse 2 ausgebildet. Das Referenzstück 9 ist hier ebenfalls in dem Gehäuse 2 angeordnet, jedoch nicht in unmittelbarem Gehäusekontakt, sondern in dem tellerförmigen Kopf 5 des Kolbens 3. Die Vergrößerungsansicht gemäß Figur 6 zeigt, dass hier der tellerförmige Kopf 5 des Kolbens 3 zweigeteilt ausgebildet ist, dergestalt, dass eine schwimmende Lagerung des Referenzstückes 9 möglich ist. Ein Teil des tellerförmigen Kopfes 5 dient somit als Stützschraube 10 und ein vorderer Teil 19 des Kopfes 5 dient als Gegenlager oder Widerlager. Auch hier ist das Referenzstück 9 schwimmend innerhalb des Kopfes 5 gehalten. Die Sensorelektronik 17 ist über ein Kabel 16 mit einer Auswerteinheit gekoppelt. Figures 5 and 6 show a third embodiment of the present invention. A damper 1 with a housing 2 is also formed here. The reference piece 9 is also arranged in the housing 2 here, but not in direct contact with the housing, but in the plate-shaped head 5 of the piston 3. The enlarged view according to Figure 6 shows that the plate-shaped head 5 of the Piston 3 is designed in two parts, such that a floating mounting of the reference piece 9 is possible. A part of the plate-shaped head 5 thus serves as a support screw 10 and a front part 19 of the head 5 serves as a counter bearing or abutment. Here, too, the reference piece 9 is kept floating within the head 5. The sensor electronics 17 are coupled to an evaluation unit via a cable 16 .
Figur 7 und 8 zeigen eine weitere Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung. Im Wesentlichen ist diese hinsichtlich der Platzierung und des grundlegenden Aufbaus des Behälters des Dämpfers 1 analog der Ausgestaltungsvariante zu Figur 1 und 2. Im Unterschied liegt jedoch eine fertigungstechnische Besonderheit. Hierzu ist ein Haltekörper 20 ausgebildet, welcher bodenseitig in dem Behälter angeordnet ist. Die Platzierung des Referenzstückes 9 erfolgt dann in dem Haltekörper 20 analog dem Prinzip der Ausgestaltungsvariante von Figur 1 und 2. Vorteilhaft ist hier jedoch die Fertigungstechnik des Behälters, da der Behälter selbst bis zu mehreren Kilogramm wiegt und aufwendig zerspanungstechnisch bearbeitet werden muss. Hier kann zunächst eine Durchgangsbohrung 21 angefertigt werden, in welcher dann der Haltekörper 20 sowie die Stützschraube 10 angeordnet werden. Der Haltekörper 20 kann im Querschnitt wie dargestellt T-förmig ausgebildet sein und an der dem Fluidmedium 7 zugewandten Druckinnenseite mit einem Stufenabsatz anliegen. FIGS. 7 and 8 show a further embodiment variant of the present invention. Essentially, this is analogous to the design variant of FIGS. 1 and 2 with regard to the placement and the basic structure of the container of the damper 1. The difference, however, is a special manufacturing feature. For this purpose, a holding body 20 is formed, which is arranged on the bottom side in the container. The reference piece 9 is then placed in the holding body 20 analogously to the principle of the variant embodiment of FIGS. A through hole 21 can first be made here, in which the holding body 20 and the support screw 10 are then arranged. The holding body 20 can have a T-shaped cross section, as shown, and can rest on the pressure inside facing the fluid medium 7 with a stepped shoulder.
Figur 9 und 10 zeigen eine alternative Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung. Der entwicklungstechnische Aufbau des Gehäuses 2 des Dämpfers 1 ist analog zu Figur 7 und 8. Der Haltekörper 20 selbst ist jedoch als Hohlkörper 22 ausgebildet, welcher in den Druckraum des Fluidmediums 7 bzw. den Innenraum des Behälters eingreifend ausgebildet ist. Der Sensor 15 selbst kann auf diese Weise nicht nur bodenseitig, sondern auch an einer Mantelfläche angeordnet sein. Der Hohlkörper ist somit gemäß dieser Ausgestaltungsvariante das Referenzstück 9 selber. Durch eine Änderung des Druckes des Fluidmediums 7 ändert sich auch die Form des Hohlkörpers 22, welcher als Referenzstück 9 fungiert. Der Sensor 15, welcher an einer Innenseite einer Mantelfläche des Hohlkörpers 22 gemäß Figur 10 platziert ist, kann diese Formänderung erfassen und wiederum an eine Sensorelektronik 17 weitergeben. Bezuqszeichen: Figure 9 and 10 show an alternative embodiment variant of the present invention. The technical development of the housing 2 of the damper 1 is analogous to FIGS. 7 and 8. However, the holding body 20 itself is designed as a hollow body 22 which is designed to engage in the pressure chamber of the fluid medium 7 or the interior of the container. In this way, the sensor 15 itself can be arranged not only on the bottom side, but also on a lateral surface. According to this embodiment variant, the hollow body is thus the reference piece 9 itself. A change in the pressure of the fluid medium 7 also changes the shape of the hollow body 22, which acts as a reference piece 9. The sensor 15, which is placed on the inside of a lateral surface of the hollow body 22 according to FIG. Reference sign:
1 - Dämpfer 1 - damper
2 - Gehäuse 2 - housing
3 - Kolben 3 - piston
4 - Kolbenstange 4 - piston rod
5 - Kopf 5 - head
6 - Führungslager 6 - guide bearing
7 - Fluidmedium 7 - fluid medium
8 - Boden 8 - floor
9 - Referenzstück/Referenzscheibe9 - reference piece/reference disc
10 - Stützschraube 10 - support screw
11 - Durchtrittskanal 11 - passage channel
12 - Vertiefung 12 - deepening
13 - O-Ring 13 - O ring
14 - Dichtung 14 - gasket
15 - Sensor 15 - sensors
16 - Kabel 16 - cable
17 - Sensorelektronik 17 - sensor electronics
18 - Kanal 18 - channel
19 - vorderer Teil zu 5 19 - front part to 5
20 - Flaltekörper 20 - pleated body
21 - Durchgangsbohrung 21 - through hole
22 - Flohlkörper 22 - flea body
R - Radialrichtung Rm Zugfestigkeit F - Kraft R - radial direction Rm tensile strength F - force

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) aufweisend einen Behälter in dem kopfseitig ein Führungslager (6) angeordnet ist und einen Kolben (3), der mit einer Kolbenstange (4) das Führungslager (6) durchgreifend mit einem tellerförmigen Kopf (5) in den Behälter einfahrbar ist, wobei in dem Behälter ein unter statischer Vorspannung stehendes Fluidmedium (7) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Behälter ein mit dem Fluidmedium (7) in direktem Kontakt stehendes Referenzstück (9) angeordnet ist, wobei mit dem Referenzstück (9) ein Sensor (15) gekoppelt ist, dergestalt, dass der Druck des Fluidmediums (7) messbar ist. 1. Rail vehicle fluid damper (1) having a container in which a guide bearing (6) is arranged on the head side and a piston (3) which, with a piston rod (4) passing through the guide bearing (6), has a plate-shaped head (5) in the The container can be moved in, with a fluid medium (7) under static prestress being arranged in the container, d a d a r c h e k e n n n z e i c h n e t that a reference piece (9) in direct contact with the fluid medium (7) is arranged in the container, with the reference piece (9 ) a sensor (15) is coupled in such a way that the pressure of the fluid medium (7) can be measured.
2. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzstück (9) eine Referenzscheibe (9) ist. 2. Rail vehicle fluid damper (1) according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the reference piece (9) is a reference disc (9).
3. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzstück (9) schwimmend gelagert ist. 3. Rail vehicle fluid damper (1) according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the reference piece (9) is floating.
4. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzstück (9) bodenseitig in dem Behälter angeordnet ist, wobei der Behälter insbesondere zylinderförmig ausgebildet ist. 4. Rail vehicle fluid damper (1) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e e n n z e i c h n e t that the reference piece (9) is arranged on the bottom side in the container, the container being in particular cylindrical.
5. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sensor (15) ein Dehnmesstreifen oder ein piezoelektrischer Sensor ist. 5. Rail vehicle fluid damper (1) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e e n n z e i c h n e t that the sensor (15) is a strain gauge or a piezoelectric sensor.
6. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sensor (15) auf einer druckabgewandten Seite des Referenzstückes (9) angeordnet ist. 6. Rail vehicle fluid damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (15) is arranged on a non-pressure side of the reference piece (9).
7. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzstück (9) von einer Stützschraube (10) gehalten ist. 7. Rail vehicle fluid damper (1) according to one of the preceding claims, d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t that the reference piece (9) is held by a support screw (10).
8. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzstück (9) eine Dichtung aufweist, wobei die Dichtung auf einer druckabgewandten Seite angeordnet ist, dergestalt, dass das Referenzstück (9) möglichst großflächig mit dem Fluidmedium (7) in Kontakt steht. 8. Rail vehicle fluid damper (1) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e e n n z e i c h n e t that the reference piece (9) has a seal, wherein the seal is arranged on a side facing away from the pressure, such that the reference piece (9) has as large an area as possible with the fluid medium ( 7) is in contact.
9. Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzstück (9) kalibriert ist. 9. Rail vehicle fluid damper (1) according to one of the preceding claims, d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t that the reference piece (9) is calibrated.
10. Verfahren zum Überwachen des Druckes in einem Schienenfahrzeug Fluid Dämpfer (1) gemäß den Merkmalen im Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Änderung des Druckes eine Formänderung des Referenzstückes (9) bewirkt, wobei die Formänderung des Referenzstückes (9) von dem Sensor (15) erfasst wird und über eine Sensorelektronik (17) der Druck ausgewertet wird. 10. A method for monitoring the pressure in a rail vehicle fluid damper (1) according to the features in claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a change in pressure causes a change in shape of the reference piece (9), the change in shape of the reference piece (9) being detected by the sensor ( 15) is recorded and the pressure is evaluated via sensor electronics (17).
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