NL2007530C2

NL2007530C2 - Frequentie-afhankelijke demper.

Info

Publication number: NL2007530C2
Application number: NL2007530A
Authority: NL
Inventors: Paul Kock
Original assignee: Koni Bv
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-04-08
Also published as: EP2764274A1; EP2764274B1; HUE029927T2; CN104094014A; PT2764274E; DK2764274T3; PL2764274T3; HRP20160667T1; US9856940B2; ES2587058T3; CN104094014B; RS55119B1; WO2013051934A1; SI2764274T1; US20140238798A1

Description

Frequentie-afhankelijke demper

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een frequentie-afhankelijke vloeistof gevulde demper omvattende een cilinder met bevestiging en daarin 5 verplaatsbare zuiger met bevestiging, waarbij tussen de bevestiging van de zuiger en de zuiger een eerste hoofdkamer begrensd wordt en tussen de bevestiging van de cilinder en de zuiger een tweede hoofdkamer begrensd wordt, waarbij smoororganen aanwezig zijn die de vloeistofstroming in de demper beïnvloeden bij het uit elkaar bewegen van de bevestigingen, waarbij een van die smoororganen omvat een hulpcilinder met daarin 10 aangebracht een hulpzuiger, waarbij die hulpzuiger in die hulpcilinder een eerste hulpkamer en een tweede hulpkamer begrenst, waarbij die eerste hulpkamer een opening omvat in verbinding met die eerste of tweede hoofdkamer, welke opening door een deel van die hulpzuiger afsluitbaar is, waarbij die tweede hulpkamer met die andere van die eerste of tweede hoofdkamer in verbinding staat, waarbij een smoordoorgang 15 begrensd wordt door een in die eerste hulpkamer aangebrachte opening en door die hulpzuiger afsluitbare opening.

Dergelijke frequentie-afhankelijke dempers zijn voor gebruik in de automobieltechniek algemeen bekend. Daarbij wordt beoogd de dempingskarakteristiek afhankelijk van de frequentie te wijzigen. Meer in het bijzonder wordt ernaar gestreefd 20 de demping bij hogere frequenties te verlagen. Een voorbeeld van een dergelijke frequentie-afhankelijke demper wordt gevonden in US 5.129.488. Daarbij beweegt een deel van de vloeistof van de eerste naar de tweede hoofdkamer via een doorgang die bij langdurige beweging van de zuigerstang door een hulpzuiger (gedeeltelijk) gesloten wordt, waardoor de dempingsweerstand toeneemt. Dergelijke dempers zijn ongeschikt 25 voor het verwezenlijken van andere frequentie-afhankelijke karakteristieken. Deze worden in bepaalde techniekgebieden gevraagd. Bijvoorbeeld is in spoorwegtoepassingen waarbij de demping tussen een onderstel van een spoorwagon en de opbouw van belang is voor de rijstabiliteit van het voertuig. Daarbij wordt bij lage frequenties geringe demping gevraagd terwijl bij hogere frequenties een stijvere 30 demper vereist is. Bovendien zijn er verdere technische toepassingen waarbij een andere frequentie-afhankelijke karakteristiek gevraagd wordt dan zoals beschreven in US 5.129.488.

2

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een frequentie-afhankelijke demper te voorzien waarmee het mogelijk is dergelijke gewijzigde dempingskarakteristieken te verwezenlijken.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven frequentie-afhankelijke demper 5 verwezenlijkt doordat in rusttoestand die hulpzuiger die opening afsluit en door verplaatsing van die hulpzuiger in die hulpcilinder die opening geopend wordt, waarbij die tweede hulpkamer via een smooropening met die andere van die eerste en tweede hoofdkamer in verbinding staat. Volgens de onderhavige uitvinding wordt door verplaatsing van de hulpzuigers een opening geopend waardoor de smorende werking 10 van het smoororgaan verminderd wordt en de demping dienovereenkomstig vermindert. Daardoor ontstaat een karakteristiek waarbij bij hoge frequenties (en kleine amplitude) een verhoudingsgewijs stijve demper ontstaat terwijl bij lage frequenties een verhoudingsgewijs slappe demper het resultaat is.

Volgens een bijzondere uitvoering van de onderhavige uitvinding kan de 15 hierboven beschreven dempingskarakteristiek verder beïnvloed worden door de hulpzuiger getrapt uit te voeren. Volgens een bijzondere uitvoering van de onderhavige uitvinding werkt op het deel met verhoudingsgewijs kleine boring de vloeistofdruk uit de eerste of tweede hoofdkamer en werkt op het deel met verhoudingsgewijs grote dwarsdoorsnede de vloeistofdruk op de andere van de eerste of tweede hoofdkamer.

20 Hoewel het mogelijk is de hulpzuiger op enigerlei wijze in de ruststand te verplaatsen, zoals door hydraulische druk, wordt er volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de onderhavige uitvinding de voorkeur aan gegeven indien dit met behulp van een veer plaatsvindt.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering van de onderhavige 25 uitvinding is in de hulpzuiger een terugslagklep aanwezig die de eerste hulpkamer en tweede hulpkamer verbindt bij het in de rusttoestand terug bewegen van de hulpzuiger. Daardoor kan de hulpzuiger onder invloed van de veerdruk of andere drijvende kracht met verhoudingsgewijs hoge snelheid terug naar de rustpositie gedreven worden en is bij deze beweging niet afhankelijk van de smorende verbinding tussen de eerste en 30 tweede hulpkamer.

Het hierboven beschreven smoororgaan kan zowel in de zuiger aangebracht worden als als bodemklep uitgevoerd zijn. In beide gevallen kan eventueel een aantal van dergelijke smoororganen aanwezig zijn. Bij toepassing van het smoororgaan in de 3 zuiger is volgens een bijzondere uitvoering van de onderhavige uitvinding de zuigerstang voorzien van een inwendige doorgang die de eerste hoofdkamer verbindt met de opening van de eerste hulpkamer. Een dergelijke constructie wordt bij voorkeur toegepast voor het beïnvloeden van de uitwaartse slag van de demper. Indien 5 beïnvloeding van de inwaartse slag van belang is kan het smoororgaan als bodemklep uitgevoerd worden. Combinaties daarvan zijn vanzelfsprekend mogelijk. Begrepen zal worden dat naast dit smoororgaan verdere verbindingskanalen tussen de twee kamers of indien van toepassing tussen een van de kamers en een apart fhiïdumreservoir aanwezig kunnen zijn.

10 Zoals hierboven aangegeven wordt de demper in het bijzonder bij railvoertuigen toegepast en dit geldt vooral voor de verbinding tussen een onderstel van een opbouw en de opbouw zelf of de verbinding tussen twee aangrenzende onderstellen van verschillende opbouwen. Meer in het bijzonder wordt de onderhavige uitvinding toegepast bij railvoertuigen die met verhoudingsgewijs hoge snelheid kunnen bewegen 15 zoals met een snelheid van meer dan 200 km/h.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Fig. 1 schematisch de opbouw van de demper volgens de uitvinding;

Fig. 2 in rustpositie het smoororgaan volgens de uitvinding; 20 Fig. 3 in een eerste dempende positie het smoororgaan volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 4 het smoororgaan in een verdere positie waarin de dempingskarakteristiek van de demper beïnvloed is; en

Fig. 5 de situatie bij de retourbeweging van de demper.

25 In fig. 1 is met 1 in het geheel een demper aangegeven, in het onderhavige voorbeeld een spoorwegdemper. Deze bestaat uit een cilinder 2 voorzien van een bevestiging 30 en een zuiger 3 die via een zuigerstang 24 verbonden is met een tegenoverliggende bevestiging 31. De zuiger 3 verdeelt de cilinder 2 in een eerste hoofdkamer 27 en een tweede hoofdkamer 28. In de stand der techniek als zodanig 30 bekende doorgangen zoals kanaal 47 met terugslagklep 48 in de zuiger welke de verplaatsing van de zuiger ten opzichte van de cilinder mogelijk maken zijn aanwezig. Bovendien is een volgens de uitvinding uitgevoerd smoororgaan 25 in de zuiger aanwezig.. Dit is aangebracht tussen de doorgang 33 die uitkomt in de eerste 4 hoofdkamer 27 en de opening 36 die uitkomt in de tweede hoofdkamer. Op hierna aan de hand van de figuren 2 en verder te beschrijven wijze wordt die verbinding tot stand gebracht.

Eveneens is een smoororgaan 34 aanwezig als bodemklep. Via kanaal 37 wordt 5 voorzien in verbinding met de tweede hoofdkamer 28 terwijl via kanaal 45 in verbinding met het fluïdumreservoir 46 voorzien wordt. Een dergelijk reservoir dient voor het opnemen resp. daaruit onttrekken van fluïdum die verplaatst wordt door de verplaatsing van de zuigerstang 24 in de cilinder.

Het principe van de smoororganen 25, 34 zal aan de hand van smoororgaan 25 10 gebruikt in de zuiger 3 uiteengezet worden. Het smoororgaan 34 werkt in hoofdzaak op dezelfde wijze en is dienovereenkomstig uitgevoerd.

Zoals uit fïg. 2 en verder blijkt omvat het smoororgaan 25 een hulpzuiger/cilindersamenstel dat in het geheel met 6 aangegeven is en opgenomen is in een huls 38 (zie ook fig. 1). De huls 38 heeft sleuven (niet zichtbaar) die de verbinding 15 mogelijk maken tussen de openingen 20 in de hulpcilinder 8 en opening 36 uitmondend in de tweede hoofdkamer.. In de hulpcilinder 8 is hulpzuiger 7 aangebracht welke eerste hulpkamer 15 en tweede hulpkamer 16 begrenst. Hulpzuiger 7 is voorzien van een afdichting 13. Door de hulpzuiger strekt zich een smoor- of regelboring 14 uit die de tweede hulpkamer 16 verbindt met de eerste hulpkamer 15. In deze uitvoering is de 20 boring voortdurend geopend maar heeft een verhoudingsgewijs kleine dwarsdoorsnede. Bovendien zijn verbindingskanalen 39 aanwezig die de eerste hulpkamer 15 met de tweede hulpkamer 16 verbinden via een terugslagklep 18 die stroming slechts in de richting van eerste hulpkamer 15 met tweede hulpkamer 16 mogelijk maakt. Een veer 17 is aanwezig die de hulpzuiger 7 in de rustpositie drijft zoals getoond in fïg. 2. De 25 hulpzuiger 7 heeft een bovenste deel 10 met verhoudingsgewijs kleine cirkelvormige afmeting die ontvangen wordt in een dienovereenkomstige kleine boring 9 van het afsluitdeel van de hulpcilinder 8. Het deel 12 met grotere diameter is op de hierboven beschreven wijze opgenomen in het deel van de hulpcilinder 8 met grotere diameter.

De hierboven beschreven demper werkt als volgt: 30 Bij het uit elkaar bewegen van de delen 30 en 31 zal de druk in de eerste hoofdkamer 27 verhoogd worden. Deze verhoogde druk wordt via doorgang 33 opgebracht op het vrije einde van hulpzuiger 7. Dit vrije einde 10 heeft een verhoudingsgewijs kleine diameter. Het overige deel van de hulpzuiger heeft zoals 5 hierboven beschreven een grotere diameter. Door het kiezen van de diameterverhouding van deel 10 ten opzichte van deel 12 in combinatie met de sterkte van de veer en de grootte van de smorende boring 14 kan de gevoeligheid van de verplaatsing van de hulpzuiger ten opzichte van de hulpcilinder ingesteld worden.

5 Zoals aangegeven in fïg. 2 ontstaat op de hierboven beschreven wijze een kracht op deel 10 van de hulpzuiger. Indien deze kracht groter is dan de kracht veroorzaakt door de lagere druk maar het grotere oppervlak in de tweede hoofdkamer 28 vermeerderd met de druk gegenereerd door veer 17, zal de hulpzuiger in de richting van het vergroten van de eerste hulpkamer en het verkleinen van het volume van de tweede 10 hulpkamer bewegen. Echter wordt deze beweging gesmoord door de smoorboring 14. Bij deze beweging zijn de terugslagkleppen 18 gesloten zodat alleen vloeistof door smoorboring 14 van de tweede hulpkamer naar de eerste hulpkamer 15 bewogen kan worden. Vloeistof in de eerste hulpkamer 15 kan via opening 20 en de tussen de huls 38 en de hulpcilinder aangebrachte doorgangen zoals groeven afgevoerd worden naar de 15 tweede hulpkamer. Dit is schematisch in fïg. 3 afgebeeld waarbij pijl 41 de vloeistofstroming aangeeft.

Indien de beweging voortgezet wordt zal op een bepaald moment de bovenzijde van de hulpzuiger 7 vrij komen uit de verhoudingsgewijs kleine boring 9. Afhankelijk van de afmeting van opening 20 in verhouding tot de diameter van hulpzuiger 7 kan op 20 dat moment de volle druk hetzij geleidelijk hetzij slagsgewijs op de (in de figuur) bovenzijde van het deel 12 met grotere diameter van de hulpzuiger komen te staan. Daardoor zal de hulpzuiger in bijzonder korte tijd snel ver openen en ontstaat de situatie zoals getoond in fïg. 4. In deze situatie kan dempende vloeistof gemakkelijk vanuit de doorgang 33 (fïg. 1) via opening 20 naar de tweede hoofdkamer afgevoerd 25 worden zoals door pijl 42 aangegeven is. Bij het tot mst komen van de beweging of zelfs het omkeren daarvan zal niet langer een drukverschil in bovengenoemde zin tussen de eerste en tweede hoofdkamer bestaan. Daardoor zal door de kracht van de veer 17 de hulpzuiger 7 teruggedreven worden in de richting van de boring 9 met verhoudingsgewijs kleine diameter. Daarbij is bij voorkeur de kracht van de veer 17 30 zodanig hoog en het smorend effect van de doorgang 14 zodanig groot dat een zodanige onderdruk ontstaat in de tweede hulpkamer dat de terugslagklep 18, die in dit voorbeeld als ringklep uitgevoerd is, opent waardoor snelle terugverplaatsing van de 6 hulpzuiger gewaarborgd is en deze op korte termijn de boring (9) met kleinere diameter afsluit.

Begrepen zal worden dat talloze tussenvarianten bestaan afhankelijk van de onderlinge beweging van bevestigingen 30 en 31. Indien deel 10 zich bij de 5 teruggaande beweging zoals getoond in fig. 5 nog niet in boring 9 bevindt, is verhoudingsgewijs weinig overdruk nodig tussen de eerste hoofdkamer 27 en tweede hoofdkamer 28 om de hierboven geschetste “slappe” demping te handhaven.

Bovendien zal de retourbeweging van de hulpzuiger zoals getoond in fig. 5 afhankelijk zijn van de druk die in de eerste hulpkamer 15 heerst welke weer afhankelijk is van de 10 onderlinge beweging van de bevestigingen 30 en 31.

Begrepen zal worden dat het hierboven beschreven smoororgaan eveneens omgekeerd toegepast kan, dat wil zeggen werkzaam wordt bij het naar elkaar toe bewegen van de delen 30 en 31. Bovendien is het mogelijk het smoororgaan uit te voeren als bodemventiel zoals getoond is aan de hand van fig. 1.

15 Na het lezen van het bovenstaande zullen bij degenen bekwaam in de stand der techniek dadelijk varianten opkomen die liggen binnen het bereik van de bijgaande conclusies. Bovendien worden uitdrukkelijk rechten gevraagd voor de materie van de volgconclusies onafhankelijk van conclusie 1.

Claims

1. Frequentie-afhankelijke vloeistof gevulde demper (1) omvattende een cilinder (2) 5 met bevestiging (30) en daarin verplaatsbare zuiger (3) met bevestiging (31), waarbij tussen de bevestiging (31) van de zuiger (3) en de zuiger (3) een eerste hoofdkamer (27) begrensd wordt en tussen de bevestiging (32) van de cilinder (2) en de zuiger (3) een tweede hoofdkamer (28) begrensd wordt, waarbij smoororganen (25, 34) aanwezig zijn die de vloeistofstroming in de demper 10 beïnvloeden bij het uit elkaar bewegen van de bevestigingen (30; 31), waarbij een van die smoororganen (25, 34) omvat een hulpcilinder (8) met daarin aangebracht een hulpzuiger (7), waarbij die hulpzuiger in die hulpcilinder (8) een eerste hulpkamer (15) en een tweede hulpkamer (16) begrenst, waarbij die eerste hulpkamer (15) een opening (9) omvat in verbinding met die eerste of tweede 15 hoofdkamer (27, 28), welke opening door een deel (9) van die hulpzuiger afsluitbaar is, waarbij die tweede hulpkamer (16) met die andere van die eerste of tweede hoofdkamer in verbinding staat, waarbij een smoordoorgang begrensd wordt door een in die eerste hulpkamer (15) aangebrachte opening (20) en door die hulpzuiger (9) afsluitbare opening, met het kenmerk, dat in rusttoestand die 20 hulpzuiger (7) die opening (9) afsluit en door verplaatsing van die hulpzuiger (7) in die hulpcilinder die opening (9) geopend wordt, waarbij die tweede hulpkamer (16) via een smooropening (14) met die andere van die eerste en tweede hoofdkamer in verbinding staat.

2. Demper volgens conclusie 1, waarbij die hulpzuiger (9) een getrapte zuiger is, waarbij een deel (10) met kleinere dwarsdoorsnede die opening (9) afsluit en een deel (12) met grotere dwarsdoorsnede die tweede hulpkamer (16) begrenst.

3. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die hulpzuiger (7) met 30 veerdruk (17) naar die opening (9) gedreven wordt.

4. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de hulpzuiger (7) van een tussen de hulpkamers (15, 16) geschakelde terugslagklep (18) is voorzien, die het vullen van de tweede hulpkamer (16) met vloeistof toelaat.

5. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat smoororgaan (25) aangebracht is in die zuiger (3).

6. Demper volgens conclusie 5, waarbij die zuigerstang (24) hol is en die holte (33) enerzijds verbonden is met die eerste hoofdkamer (27) en anderzijds met die 10 opening (9) van die eerste hulpkamer (15).

7. Demper volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat smoororgaan (34) als bodemklep in die cilinder (2) is aangebracht.

8. Demper volgens conclusie 7, waarbij dat smoororgaan (34) met die opening (9) van die eerste hulpkamer (15) is verbonden met die tweede hoofdkamer (28).

9. Railvoertuig omvattende twee aan elkaar gekoppelde wagens en een demper volgens een van de voorgaande conclusies. 20

10. Railvoertuig volgens conclusie 9, waarbij die demper tussen die twee wagens is aangebracht.

11. Railvoertuig volgens conclusie 9 of 10, omvattende een ten opzichte van de wagens 25 draaibaar onderstel, waarbij die demper met dat onderstel verbonden is.