DE3120016C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer mit geschwindigkeitsab­ hängiger Dämpfwirkung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die DE-OS 28 00 630 zeigt einen solchen Stoßdämpfer, wobei der Kolben als axial bewegliches Ventilteil ausgebildet ist und zu­ sammen mit einem auf der Kolbenstange befindlichen Ventilstück einen in einer Bewegungsrichtung des Kolbens veränderbaren Dämpf­ querschnitt bildet. Dieser bildet einen kegelförmigen Ringquer­ schnitt, wobei der Schwingungsdämpfer für relativ kleine Dämpf­ kräfte, insbesondere für den Einbau in Skibindungen, vorgesehen ist. Eine solche Konstruktion ist für große Dämpfkräfte nicht ge­ eignet, da die Gefahr besteht, daß sich der Kolben auf Grund des kegelförmigen Dämpfquerschnittes aufweitet und entsprechend im Zylinder klemmt. Eine bleibende Verformung des axial beweglichen Kolbenteiles bewirkt aber eine erhöhte Reibung zwischen Kolben und Zylinder, so daß eine einwandfreie geschwindigkeitsabhängige Funktion nicht gewährleistet ist. In diesem Falle wirkt die Rei­ bung der Federkraft entgegen, so daß der Dämpfquerschnitt bei zu niederer Kolbengeschwindigkeit geschlossen wird.

Schwingungsdämpfer mit Dämpfkolben, bei denen jeder Bewegungs­ richtung ein in Schließrichtung federbelastetes Ventil zugeordnet ist, zeigen die DE-AS 24 24 040 und die US-PS 24 72 841. Ein Ven­ tilglied, welches von einer in Ventilöffnung wirkenden Feder be­ aufschlagt ist, und dessen Zusammenwirken mit einem weiteren, zweiten Ventilglied, welches durch Federkraft in Schließstellung gedrückt wird, ist weder gezeigt noch nahegelegt.

Bei einer durch die DE-PS 5 45 334 gezeigten Flüssigkeitsbremse ist ein Kolben-Zylinder-Aggregat bekannt, welches in Einschub­ richtung der Kolbens ein federbelastetes, in Öffnungsstellung ge­ drücktes Ventil besitzt. Zwar wird dieses Ventil ab einer vorbe­ stimmten Einschubgeschwindigkeit des Kolbens in Schließstellung gedrückt, jedoch wird die dann wirksame höhere Dämpfkraft durch ständig geöffnete Durchtrittsquerschnitte in der Ventilplatte be­ wirkt. Entsprechendes gilt für einen durch die US-PS 10 28 400 gezeigten Schwingungsdämpfer, wobei der Kolben beidseitig ange­ ordnete und durch Federn im Abstand gehaltene Hilfskolben auf­ weist.

Eine hubabhängige Veränderung des Dämpfkraftbereiches ist durch die US-PS 26 29 462 bekannt. Diese Kolbenkonstruktion wirkt mit einer zwischen der Stirnseite des Kolbens und dem Zylinderboden angeordnete Ausschubfeder zusammen.

Eine Eisenbahn-Gleisbremse mit einer an einer Schiene angebrach­ ten Hydraulikeinheit ist durch die DE-AS 20 43 369 bekannt. Bei dieser Konstruktion ist die Kolbenstange nach unten austretend angeordnet, wobei der Zylinder mit dem Spurkranz von Schienen­ fahrzeugrädern in Wirkverbindung gebracht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer für größere Dämpfkräfte zu schaffen, der in einer Bewegungsrich­ tung der Kolbenstange zwei unterschiedliche Dämpfkraftbereiche aufweist, aus einfachen Bauteilen besteht und leicht auf die ge­ wünschten Dämpfkräfte einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß das erste, von einer Feder in Öffnungsstellung gedrückte Ventil­ glied durch eine Ventilplatte gebildet ist, welche bei Über­ schreiten einer vorgegebenen Kolbengeschwindigkeit die diesem Ventil zugeordneten Kolbenkanäle verschließt, während das zweite Ventilglied aus einer in Schließstellung gedrückten Ventilplatte besteht, welche bei Erreichen einer vorgegebenen Dämpfkraft die­ ser zugeordnete Kolbenkanäle öffnet. Diese in einer Bewegungs­ richtung zwei unterschiedliche Dämpfkraftbereiche aufweisende Ventileinrichtung erfordert lediglich einen speziell ausgebilde­ ten Kolben und die dem ersten Ventilglied zugeordnete Ventilplat­ te sowie auch die dem zweiten Ventilglied zugeordnete Ventilplat­ te können dann durch Vorspannungsänderung der Ventilfedern leicht auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Ventilglieder selbst bestehen aus einfachen Ventilplatten und sind dementspre­ chend leicht und preiswert herstellbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist Ventilplatte zwi­ schen einer fest auf der Kolbenstange angeordneten Anschlagschei­ be und dem fest mit der Kolbenstange verbundenen Kolben axial be­ weglich angeordnet und die Anschlagscheibe weist im Bereich der Ventilplatte Axialbohrungen auf. Damit wird der Hub der Ventil­ platte auf einfache Weise einwandfrei festgelegt. Außerdem wird durch Anordnung der Axialbohrungen in der Anschlagscheibe im Be­ reich der Ventilplatte erreicht, daß die Betätigung der Ventil­ platte durch die Strömungsgeschwindigkeit in einem engen Geschwin­ digkeitsbereich erfolgt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Ventilplatte mit einem Anlagebund versehen ist, welcher die Anlagefläche an der Anlagescheibe bildet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ausgleichsraum eine im we­ sentlichen drucklose Gasfüllung auf und eine Ausschubfeder ist zwischen Zylinderboden und Anschlagscheibe angeordnet. Damit wird eine einwandfreie Funktion des Stoßdämpfers auch bei den unter­ schiedlichsten Temperaturverhältnissen geschaffen und eine ge­ ringfügige Undichtheit der Kolbenstangendichtung kann sich nicht nachteilig auf die Funktion auswirken.

Ein derartiger Stoßdämpfer eignet sich insbesondere als Rangier­ dämpfer in Gleisanlagen, wobei die austretende Kolbenstange in Wirkverbindung mit dem Spurkranz von Schienenfahrzeugrädern ge­ bracht wird. Derartige Rangierdämpfer haben die Aufgabe, bei­ spielsweise am Ablaufberg abgestoßene Schienenfahrzeuge dann ab­ zubremsen, wenn diese zu schnell sind.

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

Fig. 1 den Stoßdämpfer im Längsschnitt bei geöffnetem ersten Ven­ tilglied;

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

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

Fig. 4 das Diagramm für den Dämpfkraftverlauf in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit;

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

Fig. 6 mehrere hintereinander angeordnete Rangierdämpfer.

Der Stoßdämpfer gem. Fig. 1, 2 und 3 besteht aus dem Zylinder 2, an dessen Innenwand ein mit einer Kolbenstange 3 verbundener Kol­ ben 4 gleitet. Der Innenraum des Zylinders 2 wird durch diesen Kolben 4 in den Arbeitsraum 5 unterhalb des Kolbens und den Ar­ beitsraum 6 oberhalb des Kolbens unterteilt. Diese Arbeitsräume 5 und 6 sind mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, während der an den Arbeitsraum 6 angrenzende Ausgleichsraum 7 gasgefüllt ist. Am oberen Ende des Zylinders 2 ist die Kolbenstangenführung 8 und die Kolbenstangendichtung 9 befestigt, während der Zylinder 2 an seinem unteren Ende durch den Zylinderboden 10 dicht verschlossen ist. Im Kolben 4 befinden sich die dem ersten Ventilglied zugeord­ neten Kolbenkanäle 11 und die dem zweiten Ventilglied zugeordneten Kolbenkanäle 12. Der Kolben 4 ist auf der Kolbenstange 3 unter Zwischenschaltung der Abstandshülse 13 und der Anschlagscheibe 14 befestigt. Entgegen der Kraft der Ventildruckfeder 18 ist auf der Abstandshülse 13 die das erste Ventilglied bildende Ventilplat­ te 16 axial beweglich angeordnet. Solange keine Kräfte auf die Ventilplatte 16 einwirken, wird diese durch die Ventildruckfeder 18 mit dem Anlagebund 17 gegen die mit den Axialbohrungen 15 ver­ sehene Anschlagscheibe 14 gedrückt. Das zweite Ventilglied wird durch die Ventilplatte 19 gebildet, die unter Einwirkung einer von Tellerfedern gebildeten Ventilfeder 20 steht. Durch die Kraft der Ventilfeder 20 wird diese Ventilplatte 19 gegen die Kolben­ stirnfläche gedrückt und verschließt die Kolbenkanäle 12. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Ausgleichsraum 7 nicht unter Gasdruck steht, ist eine Ausschubfeder 21 vorgesehen, die sich ei­ nerseits am Zylinderboden 10 und andererseits an der Anschlag­ scheibe 14 abstützt.

Die in Fig. 1 gezeigte Position der Kolbenventile entspricht der Ruhelage des Stoßdämpfers bzw. der Ausschubphase der Kolbenstan­ ge oder der Einschubphase mit geringer Geschwindigkeit. In diesen drei Arbeitsphasen verschließt die Ventilplatte 19 unter dem Druck der Ventilfeder 20 die Kolbenkanäle 12, während die Ventil­ platte 16 durch die Ventildruckfeder 18 in geöffneter Stellung gehalten wird und dadurch die Kolbenkanäle 11 die Arbeitsräume 5 und 6 flüssigkeitsleitend verbinden.

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

Eine Einfahrbewegung der Kolbenstange 3 mit geringer Kolbenge­ schwindigkeit erfolgt ebenfalls ohne nennenswerte Dämpfung, da hierbei die Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 5 über die Kol­ benkanäle 11 in den Arbeitsraum 6 fließt. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß die von der Flüssigkeitsströmung auf die Ven­ tilplatte 16 ausgeübte Kraft kleiner ist als die Kraft der Ventil­ druckfeder 18. Bei einer derart geringen Einschubbewegung der Kolbenstange 3 ist somit lediglich die Kraft der Ausschubfeder 21 zu überwinden.

Überschreitet die Einschubgeschwindigkeit der Kolbenstange 3 ei­ nen vorbestimmten Wert, der durch die Federkraft der Ventildruck­ feder 18 eingestellt werden kann, so wird die Ventilplatte 16 des ersten Ventilgliedes entgegen der Kraft der Ventildruckfe­ der 18 durch den die Öffnungen 15 der Anschlagscheibe 14 flie­ ßenden Ölstrom gegen die Unterseite des Kolbens 4 gedrückt und verschließt die Kolbenkanäle 11. In dieser Arbeitsphase ist kei­ nerlei Verbindung zwischen den Arbeitsräumen 5 und 6 geöffnet. Bei weiterer Belastung der Kolbenstange 3 steigt der Druck im Ar­ beitsraum 5 so lange, bis dieser die Federkraft der Ventilfeder 20 überwindet und dabei die Ventilplatte 19 von der Oberseite des Kolbens abhebt und dadurch die Kolbenkanäle 12 die flüssigkeits­ leitende Verbindung zum Arbeitsraum 6 herstellen. Diese Arbeits­ phase ist in Fig. 2 gezeigt. Die Kraft der Ventilfeder 20 ist ein Maß für die Dämpfkraft bei Öffnungsbeginn der Kolbenkanäle 12. Durch Veränderung der Federkraft der Ventilfeder 20 kann somit die dem Öffnungsbeginn entsprechende Dämpfkraft variiert werden. Da die im Arbeitsraum 5 befindliche Dämpfflüssigkeit praktisch in­ kompressibel ist, erfolgt das Schließen der Ventilplatte 16 und das Öffnen der Ventilplatte 19 bei nahezu der selben Einschubge­ schwindigkeit der Kolbenstange 3.

In Fig. 4 ist der Dämpfkraftverlauf des Stoßdämpfers in Abhängig­ keit von der Einschubgeschwindigkeit gezeigt. Soll beispielsweise ein Fahrzeug durch einen oder mehrere solcher Stoßdämpfer abge­ bremst werden, so wird entsprechend dem Angriffspunkt des Stoß­ dämpfers am Fahrzeug die Stoßdämpferauslegung vorgenommen. Bei­ spielsweise soll ein Fahrzeug bis etwa 1,5 m/sec Geschwindigkeit nicht vom Stoßdämpfer abgebremst werden, dagegen sollen bei höhe­ ren Geschwindigkeiten Bremskräfte vom Stoßdämpfer auf das Fahrzeug ausgeübt werden. Die Festlegung der Dämpfkraft, bei welcher das Ventil 19 öffnet, wird durch die entsprechende Ventilfeder 20 vorgenommen. Das Diagramm gem. Fig. 4 zeigt, daß bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 1,5 m/sec gemäß dem Kennlinienstück 22 keine nennenswerte Dämpfkraft auftritt. Ist die Geschwindigkeit von 1,5 m/sec erreicht, so werden die Kolbenkanäle 11 durch die Ventilplatte 16 verschlossen. Der nun folgende Dämpfkraftanstieg gemäß dem Kennlinienstück 23 erfolgt bei nahezu gleicher Geschwin­ digkeit, bis der Schaltpunkt B erreicht ist. Im Schaltpunkt B öffnet die Ventilplatte 19 entgegen der Kraft der Ventilfeder 20 die Kolbenkanäle 12 und es wird eine Bremskraft entsprechend dem Dämpfkraftverlauf gemäß der Kennlinie 24 auf das Fahrzeug ausge­ übt. Die Anordnung der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Stoß­ dämpfer als Rangierdämpfer zeigt die Fig. 5, wobei der Stoßdämp­ fer 1 über einen Aufnahmetopf 27 und eine Befestigungslasche 26 mit der Schiene 25 verbunden wird. Im Aufnahmetopf 27 befindet sich das Gleitrohr 28 und der Stoßdämpfer 1 ist zwischen dem mit dem Gleitrohr 28 verbundenen Stößel 29 und dem Boden des Aufnahme­ topfes 27 eingespannt. Jedes Rad 30, welches über den Schienenab­ schnitt 25 fährt, bewirkt über den Spurkranz 31 ein Einschieben der Kolbenstange in den Stoßdämpfer 1. Je nach Fahrgeschwindig­ keit des Schienenfahrzeuges erfolgt eine Abbremsung durch den Stoßdämpfer.

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

Das Anwendungsgebiet derartiger Stoßdämpfer beschränkt sich nicht nur auf Rangierdämpfer, sondern es ist ohne weiteres denk­ bar, diese Einrichtungen auch als Sicherheitseinrichtungen zu verwenden, um Loren oder andere Förderfahrzeuge in der Geschwin­ digkeit zu begrenzen.

Claims (5)

1. Stoßdämpfer mit geschwindigkeitsabhängiger Dämpfwirkung, be­ stehend aus einem Zylinder, in welchem ein auf einer Kolben­ stange angeordneter Kolben axial beweglich geführt ist und den mit Fluid gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume teilt und diese Arbeitsräume über eine Dämpfeinrichtung mit­ einander in Verbindung stehen, wobei die wirksame Dämpfein­ richtung in der einen Bewegungsrichtung der Kolbenstange durch zwei Ventilglieder gebildet und das erste Ventilglied von ei­ ner in Ventilöffnung wirkenden Feder beaufschlagt ist und das zweite Ventilglied durch Federkraft in Schließstellung gedrückt wird, während in der anderen Bewegungsrichtung der Kolbenstan­ ge ein ständig geöffneter Durchlaßquerschnitt wirksam ist, wo­ bei im Zylinderinnenraum ein Ausgleichsraum für das einfahren­ de Kolbenstangenvolumen angeordnet und die Kolbenstange am zylinderaustrittsseitigen Ende geführt und abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste von einer Feder in Öffnungsstellung gedrückte Ventilglied durch eine Ventilplatte (16) gebildet ist, welche bei Über­ schreiten einer vorgegebenen Kolbengeschwindigkeit die diesem Ventil zugeordneten Kolbenkanäle (11) verschließt, während das zweite Ventilglied aus einer in Schließstellung gedrückten Ventilplatte (19) besteht, welche bei Erreichen einer vorgege­ benen Dämpfkraft dieser zugeordnete Kolbenkanäle (12) öffnet.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (16) zwischen einer fest auf der Kolbenstange (3) angeordneten Anschlagscheibe (14) und dem fest mit der Kolben­ stange (3) verbundenen Kolben (4) axial beweglich angeordnet ist und die Anschlagscheibe (14) im Bereich der Ventilplatte (16) Axialbohrungen (15) aufweist.

3. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventilplatte (16) mit einem Anlagebund (17) ver­ sehen ist, welcher die Anlagefläche an der Anlagescheibe (14) bildet.

4. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ausgleichsraum (7) eine im wesentlichen drucklose Gasfüllung aufweist und eine Ausschubfeder (21) zwischen dem Zylinderboden (10) und der Anschlagscheibe (14) angeordnet ist.

5. Verwendung eines Stoßdämpfers nach den Ansprüchen 1 bis 4, als Rangierdämpfer in Gleisanlagen, wobei die austretende Kolbenstange (3) in Wirkverbindung mit dem Spurkranz (31) von Schienenfahr­ zeugrädern (30) gebracht wird.