Stoßdämpfer für Schienenfahrzeuge und Industrieanwendungen

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für Schienenfahrzeuge und Industrieanwendungen. Es handelt sich um eine Kombination aus einer mechanischen Federeinheit und einem hydrauiichen Dämpfer.

Bekanntermaßen sind die hydraulischen Dämpfer insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckmantel eine definierte Anzahl von Drosselbohruπgen, die mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer in Verbindung stehen, eingebracht ist. Stoßdämpfer, die nach diesem Prinzip arbeiten sind bereits bekannt und im Praxiseinsatz. Darüberhinaus existieren Stoßdämpfer mit hydraulischem Dämpfer, sogenannte Kombistoßdämpfer, bei denen sich die Drosselbohrungen nicht im Druckraummantel, sondern beispielsweise im Kolben befinden, bzw. die mit einem Drosseldorn oder mit einem konischen Druckraum arbeiten. Bekannt ist auch, einen Scherspalt zwischen den Mantelflächen des Kolbens und des Zylinders vorzusehen, bzw. die Zylindermantelfläche zu strukturieren

(EP 0 595 160). Bei der in DE 31 09 867 beschriebenen hydraulischen Stoßdämpfereinrichtung ist eine Regeleinrichtung in den Strömungspfad eingesetzt. Die beschriebenen Konstruktionen sind jedoch für die noch vorzustellende Erfindung nicht relevant. Die Zielstellungen dieser Lösungen kommen zwar dem Ziel der in Rede stehenden Erfindung nahe, nämlich möglichst eine ideale Stoßdämpferkenniinie zu realisieren, allerdings ist der betriebene apparative Aufwand hierfür unvertretbar hoch.

Die technische Entwicklung hat deshalb zu einfachen, leicht realisierbaren Lösungen der eingangs beschriebenen An gefiiliri In Herstcllerprospekten sind hydraulische Pulϊer ohne mechanische Federeinheit veröffentlicht, die kleine Löcher in der Hydraulikrohrwand besitzen, durch die das Hydrauliköl bei stoßartiger Belastung nach außen gedrückt wird und somit eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung bewirkt. Es ist angegeben, daß Drosselöffnungen auf der gesamten Hublänge befindlich sind, deren Anzahl proportional zum verfahrenen Hub abnimmt. Nach Auftreffen einer Masse fährt der Kolben an und baut sofort einen Innendruck auf. Drucköl strömt gleichzeitig durch alle Drosselöffhungen.

Aufgrund der proportionalen Abnahme von wirksamen Drosselöffhungen wird die

Einfahrgeschwindigkeit zwangsläufig geringer und es entsteht eine gleichbleibende Verzögerung über den gesamten Hub.

In einem weiteren Firmenprospekt ist angegeben, daß dieses hydraulische Dämpfungsprinzip mit einer mechanischen Federeinheit kombiniert ist. Basierend auf dem beschriebenen Stand der Technik, war ein Stoßdämpfer für Schienenfahrzeuge und Industrieanwendungen zu schaffen, bei dem eine mechanische Federeinheit mit einem hydraulischen Dämpfer der beschriebenen Art kombiniert ist und der Drosselöffhungen im Mantel des Dämpferdruckraumes aufweist, die im Zusammenwirken mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer zur Durchströmung mit Dämpferflüssigkeit zur Verfügung stehen. Aufgabengemäß war zu sichern, daß für jeden konkreten Anwendungsfall ein Stoßdämpfer mit einer nahezu ideale Rechteckkennlinie bereitgestellt werden kann, wobei strengstes Augenmerk auf geringstmöglichen Fertigungsaufwand zu legen war. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Maßgabe der kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Danach nimmt der zur Durchströmung mit Dämpferflüssigkeit zur Verfügung stehende freie

Drosselquerschnitt im Druckrauminantel mit zunehmender Kolbeneintauchtiefe ab, und zwar in der Weise, daß sich je nach Einsatzgebiet Diυsselkennlinie mit beliebigen Verlauf realisieren lassen, d.h., die Abnahme des iieien Drosselquerschnittes kann wahlweise nach einer konstant verlaufenden Drosseikennlinie realisiert werden oder nach einer solchen, die einer bestimmten Funktion folgt, wobei auch Mischformen möglich sind.

Folgende Drosselkennlinienverläufe werden als bevorzugte Anwendungen beispielhaft genannt:

- Konstante bzw. teilweise konstante Abnahme des freien Drosselquerschnittes;

- Der freie Drosselquerschnitt nimmt anfangs konstant, später nach einer Potenzfunktion, ab;

- Die Abnahme des freien Drosselquerschnittes ist ausschließlich nach einer Potenzfunktion realisiert.

Im Endbereich der Kolbeneintauchtiefe sinkt der freie Drosselquerschnitt auf Null bzw. auf einen konstanten Mindestwert ab. Bei kombinierten Kurvenverläufen liegen relativ kurz bemessene Übergangsbereiche zwischen den einzelnen Abschnitten, bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe. Nach der Erfindung sind auch konstant verlaufende Kennlinien oder abschnittsweise ansteigende Verläufe umsetzbar.

Die technische Umsetzung ist in den Ansprüchen 7 bis 12 näher beschrieben. Die Realisierung der beschriebenen Drosselkennlinie ist danach grundsätzlich durch die Verwendung von mehreren Drosselöffhungen, vorzugsweise -bohrungen, im Druckmantel des hydraulischen Dämpfers möglich. Bei Bohrungen gleichen Durchmessers ist die Bohrungshäufigkeit bezogen auf die Kolbeneintauchtiefe maßgebend, während bei Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern die Bohrungshäufigkeit in Verbindung mit den gewählten Durchmessern relevant ist. Weiterhin können Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern in gleichen Abständen zur Anwendung kommen.

Denkbar ist aber auch, ein Langloch mit variabler Breite und entsprechend geringer Drosselfläche, gemäß der gewünschten Drossel kennlinic, in den Druckmantel einzubringen. Mit dieser Variante ist es möglich, die gefoulerte Drosselkcnnliniυ sehr genau nachzuempfinden. Allerdings werden hiei exticm hohe Anfordemngen an die Fertigung gestellt. Von den Fertigungsmöglichkeiten hängt es daher ab, welcher Variante letztlich der Vorzug gegeben wird. Auch Kombinationen der aufgezeigten Merkmaie sind möglich.

Am Beispiel eines Hydraulik- Kombistoßdämpfers für Schienenfahrzeuge wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen ist dargestellt:

- Figur 1 : der Hydraulik- Kombistoßdämpfer, teilweise im Längsschnitt;

- Figur 2: der Druckmantel im Längsschnitt mit angedeuteten Drosselbohrungen und darüber dargestellter Drosselkennlinie,

- Figur 3: der Druckmantel in der Seitenansicht.

- Figur 4 mögliche Drosselkennlinienveräufe. Die angebrachten Bezugszeichen bedeuten:

1 Federeinheit 2 hydraulischer Dämpfer

3 Druckmantel

4 Drosseiöffnung

5 Ausgleichskammer

A freier Drosselquerschnitt L Kolbeneintauchtiefe

Wie der Name andeutet, besteht der Hydraulik- Kombistoßdämpfer aus einer mechanischen Federeinheit 1 und einem hydrauiichen Dämpfer 2. Wichtigstes Wesensmerkmai ist, daß in den Druckraummantel 3 des hydraulischen Dämpfers 2 eine definierte Anzahl von Drosselöffhungen 4 in Gestalt von Bohrungen, die mit einer nahezu drucklosen Ausgleichskammer 5 in Verbindung stehen, eingebracht ist. In Bezug auf die Koibeneintauchtiefe L ergibt sich aus der Bohrungsverteilung ein konkreter Kurvenverlauf für den freien Drosselquerschnitt A, wie im Hauptanspruch bzw. in den relevanten Unteransprüchen angegeben (Figur 2). Weitere sinnvolle Kurververläufe sind in Figur 4 aufgezeigt. Im gewählten Beispiel nimmt der für die Durchströmung mit Dämpferflüssigkeit zur Verfügung stehende freie Drosselquerschnitt A zunächst nur langsam ab, reduziert sich dann relativ schnell und verringert sich schließlich wiederum langsam, bis am Ende der Koibeneintauchtiefe L keine Drosselöffhungen 4 mehr zur Verfügung stehen.