DE19523467C2 - Hydraulikkapsel, insbesondere für Eisenbahnpuffer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikkapsel, insbesondere für Eisenbahnpuffer, bestehend aus der Kombination eines hydrauli­ schen Dämpfers und einer Gasfeder, wobei der hydraulische Dämp­ fer eine zwischen einem ölgefüllten Druckraum und einem Reser­ voir angeordnete, von einem Drosseldorn kontrollierte Drossel­ bohrung und ein dieser Drosselbohrung nachgeschaltetes Multi­ plikatorventil aufweist, das bei quasistatischen Beanspruchun­ gen der Hydraulikkapsel die Widerstandskraft der Gasfeder er­ höht.

Bei europäischen Bahnen sind Puffer mit Hydraulikkapseln der vorgenannten Art in größeren Stückzahlen im Einsatz. Ferner sind solche Kapseln durch entsprechende Kataloge der Firma OLEO Pneumatics ("Typ 5 SC Hochleistungs-Hydraulik-Kapsel") und Ringfeder GmbH (Katalog R 62 "Puffer für besseren Ladungs­ schutz") bekannt. Im Zugbetrieb, beispielsweise beim Durchfah­ ren von Gleisbögen, wird die Hydraulikkapsel relativ langsam zusammengedrückt, also quasistatisch beansprucht. Bei dieser Beanspruchungsart ist das Kraft-Weg-Diagramm der Hydraulikkap­ sel im wesentlichen durch die Eigenschaften der Gasfeder be­ stimmt, wobei deren Widerstandskraft im Hinblick auf mehr Fe­ derarbeit und Dämpfung durch das Multiplikatorventil um einen konstruktiv vorgegebenen Faktor gesteigert wird. Bei Stoßvor­ gängen mit höheren Geschwindigkeiten verhält sich die Hydrau­ likkapsel aufgrund des dann zusätzlich wirksamen hydraulischen Dämpfers dynamisch. Das zugehörige Federdiagramm entsteht durch Addition der Kräfte der Gasfeder mit den Kräften des hydrauli­ schen Dämpfers.

Aus DE 26 46 051 A1 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer bekannt, bei dem unter Last durch einen Kolben eine Dämpfungsflüssigkeit aus einem Zylinder über einen zweifachen Drosselspalt mit un­ terschiedlichem Spaltquerschnitt in einen Ausgleichsraum ge­ drückt wird. Dieser Ausgleichsraum ist zugleich als Druckbehäl­ ter ausgebildet und mit einem Druckgasvolumen gefüllt, das zu­ gleich die Funktion einer Feder übernimmt.

Aus DE 33 11 549 A1 ist ein hydraulischer Dämpfer für Eisen­ bahnpuffer bekannt, der mit einem Regelsteuerorgan versehen ist, der parallel zu einer Drosselbohrung geschaltet ist, so daß bei langsamem Eindrücken der Puffervorrichtung hohe Längs­ druckkräfte aufgenommen werden. Bei schlagartiger Belastung gibt eine federbelastete Steuernadel der Regelvorrichtung bei zunehmendem Weg einen verhältnismäßig großen Querschnitt frei, so daß in kritischen Lastfällen eine hohe Arbeitsaufnahme be­ reits zu Hubbeginn erreicht wird. Neben dieser Regelvorrichtung ist die übliche Anordnung eines Regeldorns mit zugeordneter Drosselstelle vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikkapsel der gattungsgemäßen Art auf einfache Weise so auszubilden, daß einerseits die bei quasistatischen Beanspruchungen gewünschte hohe Federsteifigkeit erhalten bleibt, andererseits bei dynami­ schen Beanspruchungen die Pufferkräfte über den gesamten Hub der Kapsel möglichst klein gehalten werden, um die Beschleuni­ gungen besonders niedrig zu halten.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Hydraulikkapsel der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein parallel zur Drosselbohrung und zum Multiplikatorventil ge­ schaltetes, in unmittelbarer Wirkverbindung mit dem Druckraum stehendes Überdruckventil, das bei quasistatischen Beanspru­ chungen geschlossen bleibt und bei dynamischen Beanspruchungen derart öffnet, daß die Funktion des Multiplikatorventils aufge­ hoben ist. Eine derart ausgebildete Hydraulikkapsel bietet für Eisenbahnpuffer den Vorteil, daß sich zwischen quasistatischen Belastungsgeschwindigkeiten mit geringen Geschwindigkeiten und Stößen mit hohen Geschwindigkeiten ein Geschwindigkeitsspektrum ergibt, bei dem die Summenkräfte aus der Gasfederkraft und der Dämpferkraft niedriger sind als bei quasistatischen Belastungs­ geschwindigkeiten.

Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen näher beschrieben, die in der Zeichnung prinzipartig dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Hydraulikkapsel im Längsschnitt,

Fig. 2 die Einzelheit A der Kapsel nach Fig. 1 im vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 eine alternative Gestaltung der Hydraulikkapsel, in einer der Einzelheit A ähnlichen Darstellung,

Fig. 4 das Federdiagramm einer Hydraulikkapsel nach der Erfindung.

Die Hydraulikkapsel besteht im wesentlichen aus der Kombi­ nation eines hydraulischen Dämpfers 1 und einer Gasfeder 2, die sich innerhalb eines Zylinders 5 bzw. innerhalb eines Plungers 6 befinden. Der Plunger 6 ist im Zylinder 5 geführt und gegenüber diesem abgedichtet. An den äußeren Enden des Zylinders 5 angeordnete Distanzringe 5a bzw. 5b können im Hinblick auf den Einbau der Hydraulikkapsel in unterschied­ liche Puffergehäuse entsprechend modifiziert werden.

Der Zylinder 5 enthält in seinem mit Öl gefüllten Raum 5c einen zentrisch angeordneten Drosseldorn 7, der bei Hub­ bewegungen der Kapsel in eine Drosselbohrung 6a in einem zylinderseitigen Kopf 6b des Plungers 6 eintaucht. Die Gasfeder 2 ist durch einen Trennkolben 8 komprimierbar, der innerhalb des Plungers 6 frei beweglich gelagert ist.

Bei einem langsamen Zusammendrücken wird die Hydraulikkapsel quasistatisch beansprucht. Das Öl strömt allmählich durch die Drosselbohrung 6a und ein Multiplikatorventil 3 in ein Reservoir 9 und verschiebt den Trennkolben 8, so daß die Gasfeder 2 komprimiert wird. Bei quasistatischen Beanspru­ chungen bestimmen hauptsächlich die Eigenschaften der Gasfeder die Charakteristik des Kraft-Weg-Diagrammes. Das vorerwähnte Multiplikatorventil 3, das exzentrisch im Kopf 6b des Plungers 6 untergebracht ist, erhöht die Wider­ standskraft der Gasfeder 2 dadurch, daß die gasseitigen Ventilschließflächen um beispielsweise den Faktor 5 größer sind als die ölseitigen Ventilöffnungsflächen. Auf diese Weise werden bei quasistatischen Beanspruchungen mehr Federarbeit und mehr Dämpfung erreicht. Die zugehörige Kennlinie ist in Fig. 4 mit SK 1 bezeichnet. Im übrigen bewirkt das Druckpotential der Gasfeder 2 den Rückhub der Hydraulikkapsel, bei dem das Öl im Reservoir 9 durch ein Kugelrückschlagventil 11 in den Raum 5c zurückströmt.

Bei dynamischen Beanspruchungen (Pufferstoß) wird der Plunger 6 rasch in den Zylinder 1 gepreßt, wobei das Öl unter hohem Druck durch die Drosselbohrung 6a strömt. In diesem Fall öffnet sich ein parallel zum Multiplikatorventil 3 geschaltetes Überdruckventil 4, das bei quasistatischen Beanspruchungen geschlossen bleibt. Bei geöffnetem Über­ druckventil 4 ist die Funktion des Multiplikatorventils 3 aufgehoben; das Öl gelangt durch einen innerhalb des Kopfes 6b des Plungers verlaufenden Kanal 10 in das Reservoir 9.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können das Multiplikatorventil 3 und das Überdruckventil 4 separat im zylinderseitigen Kopf 6b des Plungers 6 angeordnet werden. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt alternative Gestaltungen des Multiplika­ torventils 3 und des Überdruckventils 4. Bei diesen Gestal­ tungen ist der jeweilige Sitz der vorgenannten Ventile dem Reservoir 9 zugewandt, so saß das Öl - unter Wegfall des Kanals 10 - direkt in das Reservoir 9 strömen kann. Insbe­ sondere bei einer Auslegung der Hydraulikkapsel für hohe Drücke sind dadurch vorteilhaft kompakte Abmessungen für den Kopf 6b des Plungers 6 erreichbar.

Da bei dynamischen Beanspruchungen der nicht multiplizierte Druck der Gasfeder 2 wirksam ist, ergibt sich im Federdia­ gramm nach Fig. 4 die gegenüber der Kennlinie SK 1 flachere statische Kennlinie SK 2 der Hydraulikkapsel. Die hinzutre­ tende dynamische Kennline DK des hydraulischen Dämpfers 1 trifft erst nach einem längeren Hubweg der Kapsel auf die statische Kennlinie SK 2, so daß vorteilhaft die Puffer­ kräfte und die Beschleunigungen besonders niedrig sind. Ohne das Überdruckventil 4 würde die in Fig. 4 strichpunktiert gezeigte dynamische Kennlinie (DK) bereits nach wesentlich kürzerem Hubweg und bei dann relativ hohem Kraftniveau und entsprechend größeren Beschleunigungen auf die statische Kennlinie SK 1 auflaufen.

Claims (1)

1. Hydraulikkapsel für Eisenbahnpuffer, bestehend aus der Kombina­ tion eines hydraulischen Dämpfers (1) und einer Gasfeder (2), wobei der hydraulische Dämpfer (1) eine zwischen einem ölge­ füllten Druckraum (5c) und einem Reservoir (9) angeordnete, von einem Drosseldorn (7) kontrollierte Drosselbohrung (6a) und ein dieser Drosselbohrung (6a) nachgeschaltetes Multiplikatorventil (3) aufweist, das bei quasistatischen Beanspruchungen der Hy­ draulikkapsel die Widerstandskraft der Gasfeder (2) erhöht, ge­ kennzeichnet durch ein parallel zur Drosselbohrung (6a) und zum Multiplikatorventil (3) geschaltetes, in unmittelbarer Wirkver­ bindung mit dem Druckraum (5c) stehendes Überdruckventil (4), das bei quasistatischen Beanspruchungen geschlossen bleibt und bei dynamischen Beanspruchungen derart öffnet, daß die Funktion des Multiplikatorventils (3) aufgehoben ist.