DE1279709B - Stossvorrichtung fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents

Stossvorrichtung fuer Schienenfahrzeuge

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DE1279709B
DE1279709B DESCH30912A DESC030912A DE1279709B DE 1279709 B DE1279709 B DE 1279709B DE SCH30912 A DESCH30912 A DE SCH30912A DE SC030912 A DESC030912 A DE SC030912A DE 1279709 B DE1279709 B DE 1279709B
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Dr-Ing Gaston Borgeaud
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Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
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Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61GCOUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G11/00Buffers
    • B61G11/16Buffers absorbing shocks by permanent deformation of buffer element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Description

  • Stoßvorrichtung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine aus seitlichen Standardpuffern bestehende Stoßvorrichtung für Schienenfahrzeuge mit den Puffern nachgeschalteten Vorrichtungen zur Aufnahme übergroßer Pufferstöße in Form von rohrförmigen Deformationskörpern, die an ihren pufferseitigen Enden zur Längsführung der Puffer im Kopfstück des Fahrzeugrahmens dienende Führungsglieder aufweisen.
  • Bei einer bekannten Stoßvorrichtung dieser Art ist jedem Standardpuffer ein einziger rohrförmiger Deformationskörper nachgeschaltet, der einerseits mit der Bodenplatte einer im Kopfstück des Fahrzeugrahmens vorgesehenen Führungshülse und andererseits mit einer Stoßplatte fest verbunden ist, die den Standardpuffer trägt und bei Verformung des Deformationsgliedes nach Art eines Führungskolbens mit Spiel in der Führungshülse gleitet. Da die Stoßplatte nur als flacher Führungskolben ausgeführt ist, der mit Spiel in der Führungshülse gleitet, kann es bei schrägen Stößen, wie sie in Kurven auftreten, vorkommen, daß der rohrförmige Deformationskörper zur Seite geknickt und der Puffer schräg gestellt wird. Dies kann weiterhin zu Beschädigungen der Führungshülse beitragen und führt in der Regel zu einem Verklemmen der Stoßplatte in der Führungshülse. Außerdem läßt sich bei einem einzigen rohrförmigen Deformationskörper die Größe der Verformungskraft nur ungenau vorherbestimmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßvorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei welcher die Größe der Verformungskraft des Deformationskörpers besser vorherzubestimmen und eine Verformung in Richtung der Pufferachse sicherer gewährleistet ist, wobei diese Vorrichtung eine gute Führung des Puffers ermöglicht, so daß dieser auch nach Verformung des Deformationskörpers vorübergehend funktionsfähig bleibt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Deformationskörpers jedes Puffers in mehrere Rohrstücke unterteilt ist, die parallel zur und außerhalb der Pufferachse symmetrisch zu dieser angeordnet sind, und daß eine zusätzliche Längsführung des Puffers hinter dem Deformationskörper vorgesehen ist. Durch die Unterteilung des Deformationskörpers in mehrere Rohrstücke kann die Größe der Verformungskraft besser vorherbestimmt werden. Außerdem ist die Gefahr eines seitlichen Ausknickens vermindert, wodurch eine geradlinige Verformung in Richtung der Pufferachse sicherer gewährleistet ist. Zur Erzielung dieser geradlinigen Verformung trägt außerdem die zusätzliche Längsführung des Puffers hinter dem Deformationskörper bei, da hierdurch das an der Vorderseite des Deformationskörpers angeordnete Führungsglied die Führung nicht allein zu übernehmen braucht.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrstücke jedes Deformationskörpers an ihren Stirnseiten mit je einer Hilfsplatte verschweißt und bilden mit diesen Hilfsplatten eine ausbaubare Einheit. Durch diese Ausgestaltung kann der Deformationskörper nach seiner Verformung als Ganzes ausgebaut und durch einen neuen ersetzt werden, ohne daß hierbei irgendwelche Schweißstellen getrennt und wieder neu hergestellt werden müßten.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Rohrstücke an ihren beiden Enden nach außen gebördelt sind. Diese Ausbördelung der Rohrenden fördert eine gleichmäßige Faltenbildung, die, von beiden Enden ausgehend, sich zur Rohrmitte fortsetzt.
  • Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zufolge kann die zusätzliche Längsführung des Puffers aus einem Führungskolben bestehen, der am pufferseitigen Führungsglied starr befestigt und in einem hinter dem Deformationskörper am Fahrzeugrahmen befestigten Führungsrohr geführt ist. Hierdurch werden zwei weit auseinanderliegende Führungen geschaffen, die große seitliche Kräfte aufnehmen können.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 ein Kopfstück eines Schienenfahrzeugrahmens im Grundriß nach der Schnittlinie 1-I der F i g. 2, F i g. 2 das Kopfstück im Aufriß nach der Schnittlinie 11-I1 der F i g. 1, F i g. 3 einen Deformationskörper mit den anschließenden Teilen im Normalzustand gemäß der Schnittlinie I-1 der F i g. 2, aber in größerem Maßstab als die entsprechende Darstellung in F i g. 1, F i g. 3 a eine Einzelheit in natürlicher Größe, F i g. 4 den Deformationskörper in eingedrücktem Zustand und F i g. 5 ein Betriebsdiagramm für die Deformation. Ein Fahrzeugrahmen 1 trägt an seinem Kopfstück eine Zugstange 2 sowie zwei Standardpuffer 3, jeweils bestehend aus einer Grundplatte 4, einer Pufferhülse 5, einem Pufferstößel 6 sowie einer Pufferfeder 7. Dabei wird der auf den Pufferstößel 6 ausgeübte Anfangsfederdruck (Weg so) in üblicher Weise durch einen Anschlagring 8 auf die Pufferhülse 5 übertragen.
  • Anschließend an die Standardpuffer ist jeweils eine Vorrichtung zur Aufnahme übergroßer Pufferstöße in Form eines Deformationskörpers 10 vorgesehen. Dieser besteht aus einem Paket von vier Deformationselementen, die als Rohrstücke 11 mit gebördelten Enden ausgebildet und an ihren Stirnseiten mit Hilfsplatten 12 und 13 gemäß F i g. 3 a verschweißt sind.
  • Der Deformationskörper ist in einem Nischenkasten 14 untergebracht. Dieser wird durch Seitenwände 15 und 16, eine Rückwand 17 sowie ein rückseitig anschließendes Rohr 18 gebildet. Der Nischenkasten ist mit dem Rahmenverband des Kopfstückes verschweißt und auf diese Weise nach allen Seiten versteift. Mittels vier langer, die Rohrstücke 11 durchdringender Schrauben 19 werden die Pufferhülsen 5 und die Grundplatten 4 gegen die äußeren Stirnseiten der Deformationskörper und über diese gegen die Rückwand 17 des Nischenkastens gedrückt.
  • Die Standardpuffer 3 sind durch Führungsglieder in Längsrichtung im Fahrzeugrahmen 1 geführt. Diese Führungsglieder bestehen aus einem Führungskolben 22 und einer rechteckigen Führungsplatte 23, wobei der Führungskolben im Rohr 18 und die Führungsplatte an den Seitenwänden 15 und 16 des Nischenkastens 14 längsbeweglich geführt sind. Diese Führungsglieder kommen besonders dann zur Auswirkung, wenn die Deformaiionskörper unter der Wirkung exzentrischer Pufferstöße verformt werden.
  • Beim Auftreffen eines Schienenfahrzeuges mit seitlichen Standardpuffern, denen erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Aufnähme übergroßer Pufferstöße nachgeschaltet sind, auf die Puffer eines Gegenfahrzeuges oder eines Prellbockes werden zunächst die Pufferstößel 6 in die Pufferhülsen 5 hineingedrückt, wobei der Stoß durch die Pufferfedern 7 elastisch aufgenommen wird. Für den Fall, daß anormal hohe Pufferstöße auftreten, stoßen die Pufferstößel G auf die Grundplatten 4 auf und drükken gegen die Deforrnationskörper 10. Unter dem Einfluß dieser Druckkräfte werden nun die Rohrstücke 11 plastisch verformt. Die Erfahrung zeigt, daß dank der durch eine Bördelung mit dem Krümmungsradius r erweiterten Rohrenden die Rohrstücke sich in Falten 24 (F i g. 4) legen, wobei durch die plastische Verformung Stoßenergie vernichtet wird. Die Faltenbildung geht dabei von den Rohrenden aus und pflanzt sich beidseitig gegen die Rohrmitte fort. Die in F i g. 4 angenommene Verformung entspricht etwa dem Mittelzustand zwischen unversehrten und vollständig in Falten gelegten Rohrstücken. Die Rohrstücke 11 sind so dimensioniert, daß die Verformung des Deformationskörpers bei Pufferstößen einsetzt, deren Größe innerhalb des Bereiches der für den Fahrzeugrahmen möglichen Maximalbelastung liegt. Es wird damit vermieden, daß der Fahrzeugrahmen unzulässig hohen Längskräften ausgesetzt wird, die zu Ausknickungen oder Brüchen einzelner Rahmenteile und nachfolgenden teuren Reparaturen führen könnten.
  • Der Kraftablauf eines anormal hohen Pufferstoßes geht deutlich aus dem Arbeitsdiagramm gemäß F i g. 5 hervor. In diesem ist die von einem Puffer ausgeübte Stoßkraft P in Abhängigkeit von den Feder-und Deformationswegen s1 und s2 dargestellt. In einem zweiten Linienzug ist sodann die aufgespeicherte Energie Ei der Pufferfeder 7 und die durch plastische Deformation aufgenommene Deformationsarbeit E2 aufgetragen. Man erkennt aus dem Diagramm ohne weiteres, daß die Deformationskraft sehr stark schwankt, und zwar in einem Bereich von beispielsweise etwa 40 bis 85 t. Dies erklärt sich durch die Bildung der Rohrfalten 24, die je nach ihrem momentanen Zustand einen mehr oder weniger großen Widerstand gegen die weitere plastische Verformung der Rohrstücke erzeugen. Daß die durch die plastische Deformation aufzubringende Energie ganz erhebliche Werte annimmt, zeigt ein Vergleich mit der Deformationsarbeit, die durch die vorgeschaltete elastische Zusammendrückung der Pufferfedern 7 aufgebracht wird. Diese erreicht gemäß dem Linienzug Ei etwa den Wert von 1000 mkg, während gemäß dem Linienzug E2 die plastische Deformationsarbeit im betrachteten Fall etwa den Wert von 7500 mkg, also etwa das 7,5fache von Ei, erreicht.
  • Bei diesem Vorgang übersteigen die auf den Fahrzeugrahmen übertragenen Stoßkräfte in keinem Fall den zulässigen Wert von z. B. 90 bis 100 t. Andererseits sprechen die Deformationskörper nicht an, solange die Pufferstößel unter der elastischen Wirkung der Pufferfedern stehen, sondern erst, wenn die Pufferfedern ganz zusammengedrückt sind und die Pufferstößel bereits auf der Grundplatte aufsitzen. Auf diese Weise wird vermieden, daß die überstoßvorrichtung unter normalen Bedingungen des Fahrbetriebes zum Arbeiten kommt.
  • In den Fällen, in denen eine plastische Deformation der Rohrstücke 11 in mehr oder weniger großem Umfang eingetreten ist, hat sich also, wie dies aus F i g. 4 zu ersehen ist, der Standardpuffer um den Betrag s2 in den Nischenkasten hinein verschoben, was ohne besondere Anzeigevorrichtungen vom Bahnpersonal erkennbar ist. Da das Fahrzeug nun auf alle Fälle zum Stillstand gekommen ist, können die Muttern 25 ohne weiteres nachgezogen werden. Zu diesem Zweck sind die Schrauben 19 mit außergewöhnlich langem Gewindeteil versehen. Die plastisch deformierten Rohrstücke 11 müssen somit nicht an Ort und Stelle, sondern erst im Fahrzeugdepot ausgewechselt werden. Eine solche Arbeit ist nicht sehr umfangreich, da nach dem Entfernen der Standardpuffer der aus den Rohrstücken 11 und den Hilfsplatten 12 und 13 bestehende Deformationskörper 10 ohne weiteres als Ganzes ausgebaut und durch eine neue Einheit ersetzt werden kann.
  • Dank ihres verhältnismäßig geringen Platzbedarfs eignet sich die erfindungsgemäße überstoßvorrichtung auch für den nachträglichen Einbau in vorhandene Fahrzeuge. Es müssen dann in solchen Anwendungsfällen lediglich an den Stirnseiten des Fahrzeugrahmens Nischen für den Einbau von Nischenkästen vorgesehen und die letzteren mit dem Rahmenverband verschweißt werden. Ferner läßt sich die erfindungsgemäße überstoßvorrichtung ohne weiteres auch für Fahrzeuge mit Mittelpufferkupplungen verwenden. Ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet sind Prellböcke, wie sie in Bahnanlagen allgemein üblich sind.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Aus seitlichen Standardpuffern bestehende Stoßvorrichtung für Schienenfahrzeuge mit den Puffern nachgeschalteten Vorrichtungen zur Aufnahme übergroßer Pufferstöße in Form von rohrförmigen Deformationskörpern, die an ihren pufferseitigen Enden zur Längsführung der Puffer im Kopfstück des Fahrzeugrahmens dienende Führungsglieder aufweisen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Deformationskörper jedes Puffers (3) in mehrere Rohrstücke (11) unterteilt ist, die parallel zur und außerhalb der Pufferachse symmetrisch zu dieser angeordnet sind, und daß eine zusätzliche Längsführung (18, 22) des Puffers hinter dem Deformationskörper vorgesehen ist.
  2. 2. Stoßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (11) jedes Deformationskörpers an ihren Stirnseiten mit je einer Hilfsplatte (12 bzw. 13) verschweißt sind und mit diesen Hilfsplatten eine ausbaubare Einheit (10) bilden.
  3. 3. Stoßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (11) an ihren beiden Enden nach außen gebördelt sind (Radius r).
  4. 4. Stoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Längsführung des Puffers aus einem Führungskolben (22) besteht, der am pufferseitigen Führungsglied (23) starr befestigt und in einem hinter dem Deformationskörper (10) am Fahrzeugrahmen befestigten Führungsrohr (18) geführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1743 253; schweizerische Patentschrift Nr. 265 703.
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