DE1189579B

DE1189579B - Puffer fuer Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1189579B
Application number: DES67120A
Authority: DE
Inventors: Giulio Lucchese
Original assignee: Societa Applicazioni Gomma Antivibranti SAGA SpA
Current assignee: Societa Applicazioni Gomma Antivibranti SAGA SpA
Priority date: 1959-05-29
Filing date: 1960-02-16
Publication date: 1965-03-25
Also published as: ES258663A1; CH372336A; GB909448A; US3084809A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 61g

Deutsche Kl.: 2Oe-25

1189 579
S6712011/20e
16. Februar 1960
25. März 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Puffer für Schienenfahrzeuge mit einer in einem Pufferzylinder teleskopartig verschiebbaren Pufferstößelhülse, der in Hintereinanderschaltung eine vordere, an dem Pufferteller anliegende und eine hintere, an dem Boden des Pufferzylinders anliegende Druckfeder aufweist, wobei zwischen der vorderen und der hinteren Druckfeder eine Reibvorrichtung angeordnet ist, die aus zwei in Pufferlängsrichtung relativ zueinander verschiebbaren, sich an der vorderen bzw. hinteren Druckfeder abstützenden kolbenartigen Ringen, die zusammen mit der Pufferinnenwand einen ringförmigen Raum begrenzen, und einem in dem ringförmigen Raum befindlichen Gummiring besteht, wobei der Gummiring beim Zusammendrücken des Puffers infolge seiner radialen Ausdehnung an der Pufferinnenwand zur Anlage kommt und eine Reibung an dieser verursacht. Für einen derartigen bekannten Puffer muß im Rahmen des Schienenfahrzeuges eine verhältnismäßig große Öffnung vorgesehen werden, welche einen hinteren Teil des Puffers aufnimmt. Eine solche Öffnung schwächt den Rahmen des Fahrzeuges. Der hintere Teil des Pufferzylinders, welcher die hintere Druckfeder enthält, erstreckt sich ins Innere des Fahrzeugs hinein und beansprucht einen Raum, welcher nicht immer zur Verfügung steht. Bei Stößen auf diesen bekannten Puffer werden verhältnismäßig große träge Massen in Bewegung versetzt, was nachteilig ist, da sich die hohen Trägheitskräfte auf das Fahrzeug übertragen und diese Trägheitskräfte eine relativ große Abnutzung der in Bewegung versetzten Teile des Puffers mit sich bringen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Puffers besteht schließlich in seinem unstetigen Kraft-Weg-Diagramm. Das Kraft-Weg-Diagramm eines Puffers soll eine möglichst stetige Kraftzunahme bei zunehmender Zusammendrückung des Puffers zeigen. Das Kraft-Weg-Diagramm des bekannten Puffers zeigt jedoch eine unstetige Kraftzunahme, so daß Stöße und Abnutzungserscheinungen auftreten.

Die vorstehend geschilderten Nachteile werden bei einem Puffer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß der aus Nitrilhartgummi bestehende Gummiring an der Innenwand der Pufferstößelhülse zur Anlage kommt, daß die vordere Druckfeder eine geringere Federhärte als die hintere Druckfeder aufweist und daß die Druckfedern und der Gummiring so ausgebildet und vorgespannt sind, daß der Gummiring erst bei Überschreiten einer bestimmten Pufferkraft an der Innenwand der Pufferstößelhülse zur Anlage kommt.

Der erfindungsgemäße Puffer ist wesentlich kürzer Puffer für Schienenfahrzeuge

Anmelder:

Societä Applicazioni Gomma

Antivibranti SAGA, Mailand (Italien)

Vertreter:

Dr. D. Morf, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Giulio Lucchese, Mailand (Italien)

Beanspruchte Priorität:

Italien vom 29. Mai 1959 (18907)

als der bekannte Puffer und erstreckt sich nicht mit einem hinteren Teil in das Fahrzeug hinein. Die bei einem Pufferstoß relativ zueinander bewegten Massen sind auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung relativ gering, da der Gummiring direkt an der Innenwand der Pufferstößelhülse zur Anlage kommt und nicht an einer in das Innere des Fahrzeuges ragenden Fortsetzung dieser Stößelhülse. Der erfindungsgemäße Puffer zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm mit stetigem Verlauf. Außerdem schützt der erfindungsgemäße Gummiring die verhältnismäßig weiche vordere Druckfeder vor Überlastung, indem er auf die Pufferstößelhülse bei zunehmenden Stoßkräften eine steigende Bremswirkung ausübt. Dadurch wird ein Teil der Stoßkraft durch die Reibung des Gummirings an der Stößelhülse absorbiert, während nur der restliche Teil der Stoßkraft durch die vordere Druckfeder aufgenommen wird. Bei normaler Fahrt eines Eisenbahnzuges ständig auftretende geringe Stoßkräfte werden infolge der Weichheit der vorderen Druckfeder einwandfrei aufgefangen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Federhärte der hinteren Druckfeder mindestens doppelt so groß wie die der vorderen Druckfeder ist. Dieses Verhältnis hat sich als besonders günstig herausgestellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der hintere kolbenartige Ring einen sich nach hinten erstreckenden Anschlagring

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aufweist, der an dem Boden des Pufferzylinders zur Anlage kommt, wenn die hintere Druckfeder nahezu die Grenze ihrer Nachgiebigkeit erreicht hat.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Puffer,

F i g. 2 das Kraft-Weg-Diagramm des in F i g. 1 dargestellten Puffers, wobei auf der Abszisse die Zusammendrückung des Puffers in Millimeter und auf der Ordinate die Stoßkraft in Kilogramm aufgetragen sind.

Gemäß F i g. 1 ist ein Pufferzylinder 10 mit seinem einen Ende 11 an einer Grundplatte 12 angeschweißt. In dem Pufferzylinder 10 gleitet teleskopartig eine Pufferstößelhülse 14, welche einen bei 16 angeschweißten Pufferteller 15 trägt.

Die Grundplatte 12 weist eine zentrale Öffnung 17 auf, in welche bei 18 das hintere Ende eines rohrförmigen Stutzens 19 eingeschweißt ist, dessen vorderes Ende einen axial durchbohrten Boden 20 aufweist. Der rohrförmige Stutzen 19 weist einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als der Pufferzylinder 10 und erstreckt sich innerhalb des Pufferzylinders von der Grundplatte 12 in Richtung auf den Pufferteller 15. Der Pufferteller 15 weist eine zentrale Ausnehmung 21 auf, in welcher der mehreckige Kopf 22 eines Bolzens 23 gelagert ist. Das entgegengesetzte Ende des Bolzens 23 ist durch die Bohrung im Boden 20 des Stutzens 19 geführt und mittels einer Mutter

24 gegen den Boden 20 abgestützt, wodurch die Pufferstößelhülse 14 in dem Pufferzylinder 10 gehalten wird. Alle bisher beschriebenen Bestandteile des Puffers bestehen in bekannter Weise aus Stahl.

In dem von der Pufferstößelhülse 14 und dem Pufferzylinder 10 eingeschlossenen Raum sind in axialer Richtung hintereinander zwei kolbenartige Teile 25 und 26 angeordnet. Das vordere kolbenartige Teil 25 ist napfförmig ausgebildet und mit seiner zylindrischen Aussparung 27 gegen das kolbenartige Teil 26 und die Grundplatte 12 hin gerichtet. Die äußere Mantelfläche des kolbenartigen Teils

25 ist zylindrisch ausgebildet und gleitet in der Pufferstößelhülse 14. Das kolbenartige Teil 25 weist eine zentrale Bohrung 28 auf, durch welche der Bolzen 23 mit Spiel greift.

Das hintere kolbenartige Teil 26 weist einen rohrförmigen Vorderteil 29 mit kleinerem Durchmesser auf, welcher teleskopartig in der zylindrischen Aussparung 27 im vorderen kolbenartigen Teil 25 gleitet. Der hintere Teil 31 des kolbenartigen Teils 26 weist eine äußere Mantelfläche 30 auf, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der äußeren Mantelfläche des kolbenartigen Teils 25 ist, wobei der hintere Teil 31 des kolbenartigen Teils 26 ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist.

Die beiden kolbenartigen Teile 25 und 26 schließen zusammen mit der Pufferstößelhülse 14 einen ringförmigen Raum mit rechteckigem Querschnitt ein, welcher von einem Ring 32 aus Nitrilhartgummi ausgefüllt ist. Bei dem in F i g. 1 dargestellten unbelasteten Zustand des Puffers steht die äußere Mantelfläche des Gummiringes 32 nicht in Reibungsberührung mit der Pufferstößelhülse 14. Das kolbenartige Teil 25 weist zum Pufferteller 15 hin eine ebene und zur Hauptachse des Puffers senkrecht verlaufende Stirnfläche 25 a auf. Zwischen der Stirnfläche 25 a und dem Pufferteller 15 ist koaxial zur Hauptachse des Puffers eine Gummifeder angeordnet, welche aus einem Stapel von miteinander abwechselnden gelochten Blechscheiben 34 und Gummiringen 33 besteht. Der Stapel wird durch ineinandergreifende Rillen bzw. Rippen an den Gummiringen 33 bzw. den Blechscheiben 34 zusammengehalten. Federn dieser Art sind an sich bekannt.

Eine gleichartig aufgebaute Feder 35 ist zwischen dem kolbenartigen Teil 26 und der Grundplatte 12 innerhalb des rohrförmig ausgebildeten hinteren Teils 31 des kolbenartigen Teils 26 angeordnet. Die Federn 33, 34 und 35 werden in axialer Richtung durch den Bolzen 23 unter Vorspannung gehalten. In diesem Zustand weist der hintere Rand des kolbenartigen Teils 26 einen Abstand α von der Grundplatte 12 auf. Der hintere Rand der Pufferstößelhülse 14 weist einen Abstand b von dem hinteren Rand des kolbenartigen Teils 26 auf. Der Abstand α entspricht dem größtmöglichen Federweg der Feder 35 unter der Einwirkung einer auf den Puffer ausgeübten Kraft F. Der Abstand b entspricht dem größtmöglichen Federweg der Feder 33, 34, wobei die geringe axiale Zusammendrückbarkeit des Ringes 32 außer acht gelassen ist. Während die Feder 35 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur vier Gummiringe aufweist, enthält die Feder 33, 34 eine größere Anzahl von Gummiringen 33, beispielsweise siebzehn, so daß der Federweg der Feder 33, 34 (Abstand b) um ein Mehrfaches größer ist als der Federweg der Feder 35 (Abstand a).

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Kraft-Weg-Diagramm sind die Abstände α bzw. b mit 20 bzw. 100 mm angenommen. Die Kurven A und B stellen den Federweg der Federn 35 bzw. 33, 34 in Millimeter, als Funktion der Belastung in Kilogramm dar.

Beim Einbau werden die beiden Federn mittels des Bolzens 23 mit etwa 1000 kg vorgespannt. Die Punkte A' und B' stellen daher den Zustand der zwei Federn in der Ruhelage des Puffers dar, welche in F i g. 1 gezeigt ist.

Aus dem Verlauf der beiden Kurven ist zu entnehmen, daß die Feder 35 (Kurve A) weniger zusammendrückbar ist als die Feder 33,34 (Kurve B). In dem gesamten Arbeitsbereich des Puffers, d. h. also bei höheren Belastungen als 1000 kg, ist der Federweg der Feder 35 nie größer als die Hälfte des Federweges der Feder 33, 34.

Die sogenannte Federweichheit einer Feder wird durch den Differentialquotienten dS/dL bestimmt, worin 5 der Federweg und L die Federkraft sind. Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Federweichheit der Feder 35 in dem Bereich a = 20 mm rasch abnimmt und im Punkte", in dem der hintere Rand des kolbenartigen Teils 26 an der Grundplatte 12 anschlägt, einen sehr kleinen Wert annimmt. Demgegenüber nimmt gemäß der Kurve B die Federweichheit der Feder 33, 34 weniger rasch ab, so daß die Federweichheit im Punkt B" noch verhältnismäßig groß ist.

Die Abmessungen des Hartgummiringes 32 werden so gewählt, daß seine äußere Mantelfläche nur bei größeren Stoßkräften in eine wirksame Reibungsberührung mit der Pufferstößelhülse 14 gelangt. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Reibungsberührung erst bei einer Kraft von etwa 5000 kg eintritt. Die Größe der Pufferkraft, von der ab der Gummiring 32 in Reibungsberührung mit der Pufferstößelhülse 14 tritt, kann allein durch Veränderung

des Querschnitts des Ringes 32 beeinflußt werden, während die übrigen Teile des Puffers unverändert bleiben können. Beispielsweise kann ein radiales Spiel zwischen dem Ring 32 und dem Vorderteil 29 des kolbenartigen Teils 26 vorgesehen werden. Auch S kann der Ring 32 eine tonnenförmige Gestalt anstatt der dargestellten zylindrischen Form aufweisen, so daß die Reibungswirkung zwischen dem Ring 32 und der Pufferstößelhülse 14 auf Grund der sich vergrößernden Reibungsfläche ansteigt, wenn die kolbenartigen Teile 25 und 26 unter der Einwirkung der Kraft F gegeneinandergedrückt werden. Als günstig für den Ring 32 hat sich Nitrilhartgummi mit einer Härte von 80 bis 90° Shore herausgestellt, der gute selbstschmierende Eigenschaften sowie einen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Metall der Pufferstößelhülse 14 von etwa 0,2 bis 0,3 aufweist. Praktisch ist der Verschleiß des Ringes 32 infolge der Reibung an der Pufferstößelhülse 14 vernachlässigbar.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Puffers wird angenommen, daß der Pufferteller 15 eine ansteigende Belastung erfährt, wobei die Grundplatte 12 in bekannter Weise an einen Eisenbahnwagen befestigt ist. Sobald die Kraft F den im Eisenbahnbetrieb relativ kleinen Wert von 1000 kg überschreitet, werden die beiden Federn 33, 34 bzw. 35 elastisch zusammengedrückt, wobei sich der hintere Rand des kolbenartigen Teils 26 und der hintere Rand der Pufferstößelhülse unter Verkürzung der Abstände« und b der Grundplatte 12 nähern. Die Federweichheit der beiden Federn läßt bei größer werdender Pufferkraft in zunehmendem Maße nach. Wenn die Kraft 5000 kg erreicht, liegt der hintere Rand des kolbenartigen Teils 26 nahe an der Grundplatte 12. Wie aus der Kurve A in F i g. 2 zu entnehmen ist, ist die Federweichheit der Feder 35 bei dieser Belastung so gering geworden, daß bei weiterer Zunahme der Pufferkraft der hintere Rand des kolbenartigen Teils 26 mit einem nur sehr geringen Stoß an der Grundplatte 12 zur Anlage kommt. Zu diesem Zeitpunkt hat der hintere Rand der Pufferstößelhülse 14 seinen Abstand b vom hinteren Rand des kolbenartigen Teils 26 um die Teilstrecke V (F i g. 2) verringert. Bei Zugrundelegung der Werte a = 20 mm, b = 100 mm und b' = 60 mm wird die Pufferstößelhülse 14 mit dem Pufferteller 15 um etwa 80 mm relativ zu der Grundplatte 12 und dem Pufferzylinder 10 verschoben, wobei dieser Bewegung zunächst nur die zunehmende Federkraft der beiden Federn 33, 34 und 35 entgegenwirkt. Beim Ansteigen der Pufferkraft über 5000 kg verschiebt sich das kolbenartige Teil 26 nicht mehr weiter, da es an der Grundplatte 12 anliegt, wogegen nunmehr der Hartgummiring 32 in axialer Richtung zusammengedrückt wird, so daß seine äußere Mantelfläche mit der inneren Mantelfläche der Pufferstößelhülse 14 in Reibungsberührung tritt. Bei weiterer Zunahme der auf den Puffer wirkenden Kraft F werden die beiden kolbenartigen Teile 25 und 26 immer weiter gegeneinandergedrückt, wodurch der radiale Druck des Ringes 32 gegen die Pufferstößelhülse 14 verstärkt wird. Aus dem weiteren Verlauf der Kurve B oberhalb des Punktes B" ist ersichtlich, daß jede zusätzliche geringfügige Zusammendrückung eine beträchtliche Zunahme des von dem kolbenartigen Teil 25 auf den Ring 32 ausgeübten Drucks und damit eine entsprechend große Zunahme der zwischen dem Ring 32 und der Pufferstößelhülse 14 wirkenden Reibungskraft bewirkt.

Pufferbelastungen in dem Bereich zwischen 1000 und 5000 kg werden somit nur von den beiden Federn 33, 34 bzw. 35 aufgefangen, wobei die entstehende Wärme durch die metallischen Trennscheiben 34 abgeleitet wird. Daher ist die Gefahr sehr gering, daß die Federn durch Überhitzung zerstört werden. Andererseits sind so starke Pufferstöße, welche ein Wirksamwerden des Ringes 32 zur Folge haben, nicht sehr häufig, so daß der Ring 32 ebenfalls nicht durch Überhitzung zerstört werden kann, zumal der für den Ring verwendete Hartgummi mechanischen und Wärmebeanspruchungen ausgezeichnet widersteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Puffer für Schienenfahrzeuge mit einer in einem Pufferzylinder teleskopartig verschiebbaren Pufferstößelhülse, der in Hintereinanderschaltung eine vordere, an dem Pufferteller anliegende und eine hintere, an dem Boden des Pufferzylinders anliegende Druckfeder aufweist, wobei zwischen der vorderen und der hinteren Druckfeder eine Reibvorrichtung angeordnet ist, die aus zwei in Pufferlängsrichtung relativ zueinander verschiebbaren, sich an der vorderen bzw. hinteren Druckfeder abstützenden kolbenartigen Ringen, die zusammen mit der Pufferinnenwand einen ringförmigen Raum begrenzen, und einem in dem ringförmigen Raum befindlichen Gummiring besteht, wobei der Gummiring beim Zusammendrücken des Puffers infolge seiner radialen Ausdehnung an der Pufferinnenwand zur Anlage kommt und eine Reibung an dieser verursacht, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Nitrilhartgummi bestehende Gummiring (32) an der Innenwand der Pufferstößelhülse (14) zur Anlage kommt, daß die vordere Druckfeder (33) eine geringere Federhärte als die hintere Druckfeder (35) aufweist und daß die Druckfedern (33 und 35) und der Gummiring (32) so ausgebildet und vorgespannt sind, daß der Gummiring (32) erst bei Überschreiten einer bestimmten Pufferkraft an der Innenwand der Pufferstößelhülse (14) zur Anlage kommt.

2. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federhärte der hinteren Druckfeder (35) mindestens doppelt so groß wie die der vorderen Druckfeder (33) ist.

3. Puffer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere kolbenartige Ring (26) einen sich nach hinten erstrekkenden Anschlagring (31) aufweist, der an dem Boden (12) des Pufferzylinders (10) zur Anlage kommt, wenn die hintere Druckfeder (35) nahezu die Grenze ihrer Nachgiebigkeit erreicht hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 821960.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen