Vorrichtung zur Aufnahme von Stossenergie.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vor richtung, die dazu dient, die bei einem Stoss auftretende Energie aufzunehmen.
Die Vorrichtung besitzt zu diesem Zweck ein Gefäss, in dem ein verschiebbarer, zur
Aufnahme des Stosses dienender Teil, ferner eine aus Füllkörpern bestehende, energiever zehrende Füllung und mindestens ein federn der Körper angeordnet sind, wobei die Ge samtanordnung dera. rt getroffen ist, dass ein auf den verschiebbaren Teil ausgeübter Stoss die Füllkörper fest gegeneinandez und gegen die Gehäusewandtmg pressff und dabei die StoBenergie in Reibung umsetzt, während der beim Stoss zusammengedrückte federnde Kor- per dem Stoss entgegenwirkt und den ver schiebbaren Teil und die Füllkörper in die Normallage zurückführt, na. chdem die Stosskraft aufgehört hat zu wirken.
Der Hohlraum, in dem sich die Füllung befindet, kann je nach der beabsichtigten Wirkung zylindrisch oder trichterförmig sein, wobei es je nach der Sachlage von Vorteil sein k. a. nn, dass sich der Trichter in der
Richtung, in der der Stoss verläuft, verengt oder erweitert.
Auf der Zeichnung sind fünf verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungs- gegenstandes sohematiseh veranschaulicht.
Es ist a (Fig. 1 bis 8) ein Pufferteller, der den Stoss unmittelbar aufnimmt, b ist ein mit diesem verbundener Kolben, der im Go- häuse c geführt ist. Hinter diesem befindet sich eine Füllung aus irgend welchen wider- standsfähigen, regelmässigen oder unregel- mal3igen Körpern d, die von einer im Gehäuse c geführten Scheibe e eingeschlossen sind. Die Scheibe e ist durch eine Feder f oder dergleichen belastet.
Die Gestalt des die Füllkörper enthaltenden Gefässes kann verschieden sein. Sie kann -wie aus Fig. I ersichtlich-zylindrisch sein, sie kann trichterförmig sein und sichwie in Fig. 2 dargestellt-in der Richtung erweitern, aus der der Stoss kommt, oder die Erweiterung kann, wie in Fig. 3 dargestellt, nach der Richtung liegen, nach der sich der Stoss auswirkt ; auch sind die aus den Fig. 4 snd 5 ersichtlichen Kombina. tionsformen für den erstrebten Zweck vorteilhaft.
Ein auf den pufferformigen Teil a aus geübter Stoss treibt den Kolben b nach innen und bewirkt, dass sich die Füllkörper d fest gegeneinander und gegen die Gehäusewan- dung pressen und dabei die StoBenergie in Reibungsarbeit umsetzen. Erforderlichenfalls können die Obe. rflachen der Füllkörper, sowie die Gefässwandungen in dem die Füllkörper beherbergenden Teil des Gehäuses gerauht oder geriffelt sein.
Die Wirkung der Füllung wird dadurch erhöht, da. ss die Feder f der Stossrichtung entgegenwirkt. Ausserdem ermöglicht die Feder f den Hub des Kolbens b und führt ihn und die Füllkörper nach dem Aufhören der Stossenergie in die Ruhelage zurück.
Die Grösse der zu vernichtenden Energie riehtet sich nach dem-Verhältnis der Durchmesser der Kolben b und e, nach der Spannung der Feder f und nach der Art und Grosse der Füllkorper. Bei kugelförmigen Füllkörpern nimmt der Reibungsverlust mit abnehmenden Kugeldurchmessern im Ver hältnis der dritten Potenz der Kugeldurch- messer zu.
Vorrichtungen der beschriebenen Art eignen sich in hervorragender Weise für Reibungspuffer, Zug- und Stossvorrichtungen für Eisenbahnfahrzeuge und dergleichen.
Bei den vorbeschriebenen Vorrichtungen (Fig. 1 bis 5) ist die für die Energieverzeh- rung vorgesehene Füllung zwischen dem den Stoss aufnehmenden Teil, dem Stössel b und eine r durch eine Feder f belasteten Scheibe b eingeschlossen. Die Verschiebung, die die Füllkörper beim Stoss erfahren, erfolgt in der Rich- tung der Stosskraft. Das ergibt Vorrichtungen von einer Baulänge, die sie für alle Verwen dungszwecke nicht unter allen Umständen als bra auchbar erscheinen lässt.
So können beispielsweise wegen der bindenden masse für Reibungspuffer an n Eisenbahnfahrzeugen die Vorrichtungen nach Fig. 1 bis 5 für diesen Verwendungszweck, für den sie grundsätzlich in hohem Masse geeignet sind, nicht unter allen Umständen verwendet werden.
Um hiergegen Abhilfe zu schaffen, ist bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform die federbelastete Scheibe e, auf welche die Füllkörper beim StoB die Stosskraft über- tragen, in das Innere des hohl ausgeführten Stössels d verlegt. Die federbelastete Scheibe führt dann beim Stoss eine Bewegung in der der Stossrichtung entgegengesetzten Richtung ans.
Wenn eine Vorrichtung gemäss den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 als Reibungspuffer an einem Eisenbahnfahrzeug Verwendung findet, so muss es in Kauf ge nommen werden, dass der Stoss sogleich zu Beginn der Hubbewegung des StösseLs s auf die energievernichtende Füllung übertragen wird und Infolgedessen ziemlich ha. rt ausfällt. Das Arbeitsdiagra. mm einer solehen Vorrichtung zeigt eine sogleich steil ansteigende Drucklinie.
Dies kann dadurch geändert werden, dass -wie in Fig. 6 dargestellt-ein Teil der auf die Füllkörper wirkenden Federkraft hinter die energieverzehrende Füllung gelegt wird und auf eine Flache wirkt, die grosser ist als diejenige Fläche, auf die die vor der Fiillung befindliche Feder wirkt. Demgemäss sind die Federn f und f1 vorgesehen, und die le-tztero wirkt auf die kolbenartige Scheibe ssi.
Bei dieser Ausführungsform ist die Ener- gievernichtung zu Beginn der Stossbewegung gering und erreieht erst ihr volles Mass, wenn die Feder f1 auf da@ s ihr zugedachte Mass zusammengedrüekt ist. Von diesem Augenblick an ist an der Gestaltung des Diagramms die Feder er f der Verein mit be teiligt.
Ein weiteres Mittel für die Erreichung des angestrebten Zweckes (Verminderung der Bajulänge der Vorrichtung) ist in Fig. 7 da. rgestellt. Bei dieser Ausführungsform-be- finden sich die Füllkörper d in einem federnden Mantel, etwa einem seitlich aufgeschnit- tenen Zylinder, Kegel oder dergleichen.
Zwecks Abdeckung des Schlitzes und zur Verhütung des Heraustretens der Füllkorper a. us dem federnden Mantel kann ein zweiter derartiger Mantel um den ersten herumgelegt sein, dessen S. chnittfuge gegen diejenige des innern Mantels versetzt a. ngeordnet ist. Die Anordnung kann auch derart sein, dass die Füllkörper ausserhalb der Mantelfeder sich befinden, so dass diese beim Stoss zusammengedrückt wird.
Wenn die Vorrichtung als Reibungspuffer für Eisenbahnfahrzeuge Verwendung finden soll, erhält sie zweckmässig die in Fig. 8 dargestellte Form, bei der das Innere einer auf den Stössel 6 unmittelbar wirkenden Ee- gelfeder als Aufnahmeraum für die energie verzehrende Fiillung dien. t. Die federbelastete Scheibe e läuft in diesem Falle im Hohlraum der innern Federlage. Die Ränder der Federlage sind so geneigt, dass sie bei zusammengedrückter Feder nahezu eine Eegelfläuhe bilden. Diese Ausführungsform bietet gleich- falls den Vorteil geringer Baulänge. Die Rückstellkraft beschränkt sich auf die Rückstellung des Stössels und braucht die Füllung nicht zu verschieben.
Für besondere Fälle kann es notwendig sein, zwei Kegelfedern mit Füllung anzu- wenden, von denen eine an der Pufferacheibe, die andere an der Grundplatte liegt. Die Füllung kann gemäss Fig. 9 etwa in der Mitte des Gehäuse ringförmig angeordnet sein.
Schliesslich kann eine schwache Spiralfeder gemäss Fig. 10 Verwendung finden, die sich bei zentraler Belastung herausstülpi und den Vorteil bietet, dass die Druck äbertragende Fläche mit steigender Belastung wächst.
In den Fällen der Fig. 9 und 10 sind keine belastenden Federn nötig: die vorhandenen Federn dienen als solche und für die Rückstellung der Vorrichtung.
Fiir die Verwendung als Reibungspufier fiir Eisenbahnfahrzeuge ist eine weitere, in den Fig. 11 und 12 dargestellte Ausfüh- rungsform besonders geeignet, bei der nicht mer-vie bei den vorbesehriebenen. Aus- führungsformen-ein erheblicher Teil der auf die Vorrichtung ausgeübten Siossenergie unter heftigen, Stossen auf die Unterlage, also auf das Fahrzeuggestell, übertragen wird,
Device for absorbing shock energy.
The invention relates to a device that serves to absorb the energy that occurs in the event of a shock.
The device has for this purpose a vessel in which a displaceable, for
Receipt of the shock serving part, furthermore an energy-consuming filling consisting of filling bodies and at least one spring of the body are arranged, the overall arrangement of Ge dera. It is ensured that an impact exerted on the displaceable part converts the filling bodies firmly against one another and against the housing walls and thereby converts the impact energy into friction, while the resilient body compressed during the impact counteracts the impact and the displaceable part and the filling bodies in returns to the normal position after the impact force has ceased to act.
The cavity in which the filling is located can be cylindrical or funnel-shaped depending on the intended effect, it being advantageous depending on the circumstances. a. nn that the funnel is in the
Direction in which the joint is narrowed or expanded.
Five different exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in a thematic manner in the drawing.
It is a (Fig. 1 to 8) a buffer plate that directly absorbs the shock, b is a piston connected to it, which is guided in the housing c. Behind this is a filling made of any type of resistant, regular or irregular body d which is enclosed by a disc e guided in the housing c. The disk e is loaded by a spring f or the like.
The shape of the vessel containing the packing can be different. It can be cylindrical, as can be seen from FIG. 1, it can be funnel-shaped and, as shown in FIG. 2, widen in the direction from which the impact comes, or the widening can, as shown in FIG The direction in which the shock acts; also are the combinations shown in FIGS. 4 and 5. tion forms advantageous for the intended purpose.
An impact exerted on the buffer-shaped part a drives the piston b inward and causes the filler bodies d to press firmly against one another and against the housing wall, thereby converting the impact energy into frictional work. If necessary, the Obe. The surfaces of the fillers and the vessel walls in the part of the housing that houses the fillers can be roughened or fluted.
The effect of the filling is increased because. ss the spring f counteracts the thrust. In addition, the spring f enables the stroke of the piston b and returns it and the packing elements to the rest position after the shock energy has ceased.
The amount of energy to be destroyed depends on the ratio of the diameter of the pistons b and e, the tension of the spring f and the type and size of the filling bodies. In the case of spherical fillers, the friction loss increases with decreasing sphere diameter in the ratio of the third power of the sphere diameter.
Devices of the type described are extremely suitable for friction buffers, pulling and pushing devices for railway vehicles and the like.
In the devices described above (FIGS. 1 to 5), the filling provided for energy absorption is enclosed between the part receiving the shock, the plunger b and a disk b loaded by a spring f. The displacement experienced by the packing during impact occurs in the direction of the impact force. This results in devices of an overall length that does not make them appear bra alsoable under all circumstances for all uses.
For example, because of the binding mass for friction buffers on n railway vehicles, the devices according to FIGS. 1 to 5 cannot be used under all circumstances for this purpose for which they are fundamentally highly suitable.
In order to remedy this situation, in the embodiment shown in FIG. 6, the spring-loaded disk e, to which the filling bodies transmit the impact force during impact, is moved into the interior of the hollow ram d. The spring-loaded disc then moves in the opposite direction to the direction of impact when it hits.
If a device according to the embodiments according to FIGS. 1 to 5 is used as a friction buffer on a railroad vehicle, it must be accepted that the shock is transferred to the energy-destroying filling immediately at the beginning of the stroke movement of the shock absorber and as a result fairly ha. rt fails. The working diagram. mm of such a device shows an at once steeply rising pressure line.
This can be changed in that - as shown in Fig. 6 - part of the spring force acting on the filling body is placed behind the energy-absorbing filling and acts on an area that is larger than the area on which the spring located in front of the filling works. Accordingly, the springs f and f1 are provided, and the le-tztero acts on the piston-like disc ssi.
In this embodiment the energy dissipation at the beginning of the shock movement is low and only reaches its full extent when the spring f1 is compressed to the extent intended for it. From this moment on, the pen and the association are involved in designing the diagram.
Another means for achieving the intended purpose (reduction of the length of the device) is shown in FIG. established. In this embodiment, the filling bodies d are located in a resilient jacket, for example a cylinder, cone or the like cut open at the side.
In order to cover the slot and to prevent the filling body from coming out a. From the resilient jacket, a second such jacket can be placed around the first, whose cut joint is offset from that of the inner jacket a. is arranged. The arrangement can also be such that the filling bodies are located outside the jacket spring, so that it is compressed when it hits.
If the device is to be used as a friction buffer for railway vehicles, it expediently takes the form shown in FIG. 8, in which the interior of a level spring acting directly on the tappet 6 serves as a receiving space for the energy-consuming filling. t. The spring-loaded disk e runs in this case in the cavity of the inner spring layer. The edges of the feather layer are inclined in such a way that when the feather is compressed they almost form a level surface. This embodiment also offers the advantage of a short overall length. The restoring force is limited to the restoring of the plunger and does not need to move the filling.
In special cases it may be necessary to use two conical springs with filling, one of which is on the buffer disc and the other on the base plate. According to FIG. 9, the filling can be arranged in a ring approximately in the middle of the housing.
Finally, a weak spiral spring according to FIG. 10 can be used, which protrudes when the load is central and offers the advantage that the pressure-transmitting surface increases with increasing load.
In the cases of FIGS. 9 and 10, no stressing springs are necessary: the springs present serve as such and for resetting the device.
A further embodiment shown in FIGS. 11 and 12 is particularly suitable for use as a friction buffer for railway vehicles, in which it is not more than in the case of the above. Embodiments - a significant part of the Sioss energy exerted on the device is transferred with violent impacts on the base, i.e. on the vehicle frame,