DE19604721A1

DE19604721A1 - Stoßdämpfer für eine Gleisbremse

Info

Publication number: DE19604721A1
Application number: DE19604721A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Carel Johann Thyssen
Original assignee: NEW JOULES ENGINEERING SALES P
Current assignee: NEW JOULES ENGINEERING SALES P
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1996-08-14
Also published as: SE9600474D0; SE9600474L; US5730260A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämp fer und besonders auf einen Stoßdämpfer, der in Gleisbrem sen derart eingesetzt wird, daß die Abrollbewegung eines Waggonrades auf einer Schiene durch die als Laufverzögerer arbeitende Gleisbremse, die am Umfang des Waggonrades an greift, verlangsamt wird.

Es wird zur Zeit eine Vielzahl von Gleisbremsen in Rangier bahnhöfen überall auf der Welt eingesetzt. Sie stellen sicher, daß die Waggons eine vorgegebene Geschwindigkeit nicht überschreiten. Eine Stoßdämpferbauart, die als Gleis bremse zum Einsatz kommt, beinhaltet einen flüssigkeits gefüllten Zylinder, durch dessen Ende an einer Seite eine Kolbenstange geführt wird. Der Kolbenstange schließt an einem Ende mit einem Kolben ab, der den Zylinder in zwei Arbeitskammern unterteilt. Die Arbeitskammern selbst sind über den Kolben mit einem ersten und zweiten System von Nebenkanälen miteinander verbunden. Dieses erste und zweite System von Nebenkanälen wird über ein erstes und zweites federgespanntes Ventil geöffnet oder geschlossen. Die Bewe gung des Zylinders relativ zur Kolbenstange wird in Abhän gigkeit der relativen Geschwindigkeiten von Zylinder und Kolbenstange gedämpft. Das erste System von Nebenkanälen bleibt bis zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit geöffnet und wird vom ersten Ventil geschlossen, sobald diese Geschwindigkeit überschritten wird. Das zweite System von Nebenkanälen wird durch das zweite Druckbegrenzungsventil bis zu einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den Arbeitskammern geschlossen gehalten und geöffnet, sobald diese Druckdifferenz überschritten wird.

Das Schließelement des zweiten Druckbegrenzungsventils wird über hochgespannte Federn auf seinen Sitz gedrückt. Diese Federn zeigen die Neigung, bei hohen Temperaturen zu kolla bieren. Die Federn und die anderen beweglichen Komponenten des Druckbegrenzungsventils sind Verschleißteile, die regelmäßig gewartet und auch ersetzt werden müssen.

Es ist wichtig, die Endlast etwa der Größe des Mindestachs drucks eines Waggons anzupassen. Dieser beträgt im allge meinen rund zwei Tonnen pro Rad oder vier Tonnen pro Achse. Wenn die Endlast über diesem Wert liegt, kann das Waggonrad bis zu 90 mm von der Schiene abgehoben werden, so daß der Waggon entgleist. Zwar können die bekannten Gleisbremsen der hier beschriebenen Bauart Waggongeschwindigkeiten von 5 ms^-1 weniger kontrollieren, aber während der kriti schen Rangierphase, wenn die Loks Waggonzüge von den Neben gleisen ziehen, können Geschwindigkeiten von 10 ms^-1 oder mehr erreicht werden. Wenn die Gleise mit konventionellen Gleisbremsen ausgestattet werden, die auf eine typische Waggonankupplungsgeschwindigkeit von 1 bis 1,5 ms^-1 einge stellt sind, wird die entsprechende Endlast zu einem über mäßigen Abheben des Rades mit nachfolgendem Entgleisen füh ren, wenn der Waggon mit einer Geschwindigkeit von 10 ms^-1 oder mehr fährt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer besteht aus:

a) einem Zylinder, der eine Kammer zwischen zwei Stirnwän den definiert;
b) einer Kolbenstange, die axial durch eine der beiden Stirnwände geführt wird;
c) einem Kolben, der zwischen den beiden Stirnwänden an der Kolbenstange befestigt ist und die Kammer in zwei Arbeitskammern unterteilt, wobei diese beiden Kammern eine Dämpfungsflüssigkeit enthalten;
d) mindestens einer ersten Bohrung, die durch den Kolben geführt ist und eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitskammern herstellt;
e) einem federbelasteten Ventil zum Absperren der ersten Bohrung, wenn die Geschwindigkeit der Kolbenstange relativ zum Zylinder in einer ersten axialen Richtung einen vorgegebenen Wert überschreitet;
f) einer zweiten Bohrung, die ebenfalls eine Verbindung zwischen den Arbeitskammern herstellt und einen Strö mungsweg für die Flüssigkeit darstellt, wenn die erste Bohrung verschlossen ist; und
g) eine im Querschnitt verengte Abströmöffnung, die mit der zweiten Bohrung in Verbindung steht und den Volu menstrom durch die zweite Bohrung begrenzt.

Diese im Querschnitt verengte Abströmöffnung wird bevorzugt durch eine separate Blende definiert, die so angeordnet ist, daß sie an eine Öffnung in der zweiten Bohrung stößt, wobei der Außendurchmesser der Platte die Größe der Abströmöffnung bestimmt.

Die Abmessungen der Blende werden bevorzugt auf das gewünschte Kraft-Weg-Profil des Stoßdämpfers ausgelegt und ermöglichen eine Druckdifferenz zwischen den Arbeitskam mern, um eine auf den Stoßdämpfer wirkende Kraft zu dämp fen. Bei einer separaten Blende können die Abmessungen der Abströmöffnung durch Ändern des Außendurchmessers der Blende variiert werden.

Der Stoßdämpfer beinhaltet typischerweise ein Rückstromven til, das den Rückfluß des Öls in eine entgegengesetzte axiale Richtung teilweise begrenzt und auf diese Weise die Geschwindigkeit des Rückhubs des Kolbens in Relation zum Zylinder begrenzt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Blende fest an einer rückwärtigen Seite des Kolbens und ohne Bewegungs freiheit befestigt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Blende über erste Vorspannelemente gegen die rück wärtige Seite des Kolbens gedrückt, wobei die Vorspann elemente dafür sorgen, daß die Blende nur dann öffnet, wenn eine voreingestellte, auf den Stoßdämpfer wirkende Grenz kraft überschritten wird.

Diese vorbestimmte Grenzkraft ist typischerweise größer als 20 kN und bevorzugt größer als 22 kN.

Die Erfindung beinhaltet eine Gleisbremse, bestehend aus einem Stoßdämpfer in Übereinstimmung mit allen vorangegan genen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine obere abgerundete Stoßfläche aufweist, die von ihrer Formgebung und ihrer Position her darauf ausgelegt ist, vom Außenumfang eines ablaufenden Waggonrades belastet zu wer den; wobei die Gleisbremse weiterhin aus einem zylinderför migen Gehäuse, in dem der Zylinder gleitet und an dessen unterem Ende sich die Kolbenstange abstützt, sowie einer Verschraubung zum Befestigen des zylinderförmigen Gehäuses am Gleis besteht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stoß dämpfers

Fig. 2 zeigt einen Teillängsschnitt der Einzel teile der Kolbenkonstruktion, die ein Teil des in Fig. 1 dargestellten Stoßdämpfers ist;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines Kolbenkopfes, der ein Teil der Kolbenkonstruktion der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolben kopf entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine Unteransicht des Kolbenkopfes;

Fig. 6 zeigt teilweise im Längsschnitt eine Sei tenansicht einer Kolbenkonstruktion, die Teil einer zweiten Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen Stoßdämpfers ist;

Fig. 7 zeigt eine Unteransicht eines Kolbenkopfes und einer Blende, die Teil der in Fig. 6 gezeigten Kolbenkonstruktion sind;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht des in Fig. 7 gezeigten Kolbenkopfes;

Fig. 9 zeigt teilweise im Längsschnitt eine Sei tenansicht einer dritten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kolbenkonstruktion;

Fig. 10A und 10B zeigen ein Kraft-/Zeitdiagramm bzw. ein Hub-/Zeitdiagramm bei einem Dämpfungshub des in Fig. 6 gezeigten Stoßdämpfers;

Fig. 10C zeigt ein Kraft-/Hubdiagramm, das anhand der Kurven aus Fig. 10A und 10B erstellt wurde;

Fig. 11A und 11B zeigen ein Kraft-/Zeitdiagramm bzw. ein Hub-/Zeitdiagramm bei einem Dämpfungshub des in Fig. 9 gezeigten Stoßdämpfers; und

Fig. 11C zeigt ein Kraft-/Hubdiagramm, das anhand der Kurven aus Fig. 11A und 11B erstellt wurde.

Beschreibung der Ausgestaltungen der Erfindung

Unter Verweis auf die Fig. 1 wird eine Gleisbremse (10) gezeigt, die in einem Rangierbahnhof an ein Gleis (12) geschraubt wird. Die Gleisbremse (10) beinhaltet einen Zylinder (14), der eine obere geschlossene Stirnwand (16) und eine obere abgerundete Stoßfläche (18) aufweist, die in ihrer Form an die Außenkante eines auflaufenden Waggon rades angepaßt ist. Die untere, mit einer Öffnung versehene Stirnwand (20) des Zylinders ist mit einer Stopfbuchsenmut ter (22) ausgestattet, durch deren zentrale Öffnung die Kolbenstange (24) nach außen geführt wird. Das untere Ende der Kolbenstange (24) stößt gegen das untere Ende eines zylinderförmigen Gehäuses (26). Sowohl die Kolbenstange (24) als auch das Gehäuse sind fest positioniert, während der Zylinder (14) innerhalb des Gehäuses (26) eine Gleit bewegung ausführen kann. Das Gehäuse (26) ist wiederum mit dem Gleis (12) verschraubt, wie es bei (27) dargestellt ist.

Ein Kolbenkopf (28) ist am entgegengesetzten Ende der Kol benstange (24) montiert, während ein Ventilteller (30) in ähnlicher Weise am Ende der Kolbenstange (24) oberhalb des Kolbenkopfes angebracht ist und auf diese Weise eine Kol benkonstruktion (31) bildet, die den Zylinderinnenraum in die obere Arbeitskammer (31A) und die untere Arbeitskammer (31B) unterteilt. Fig. 2 zeigt im Detail, wie die Kolben konstruktion (31) auf das Ende der Kolbenstange (24) gesetzt wird. Ein ringförmiges Drosselventil (32) wird über die Kolbenstange geschoben, gefolgt vom Kolbenkopf (28), einer rohrförmigen Abstandshülse (34), einer Spiralfeder (36) und dem Ventilteller (30), der durch die Feder (36) nach oben in die geöffnete Stellung gedrückt wird. Die gesamte Ventilkonstruktion wird mit Hilfe einer Unterleg scheibe (38) und einer Mutter (40) gehalten, die auf den oberen Gewindeteil (42) der Kolbenstange (24) geschraubt wird. Der Kolbenkopf (28) weist eine abgesetzte Mittel öffnung (44), die so angeordnet ist, daß sie formschlüssig auf die Absätze (46) und (48) der Kolbenstange (24) paßt.

Unter Verweis auf die Fig. 3 bis 5 wird ersichtlich, daß der Kolbenkopf (28) mit drei im gleichen Abstand voneinan der angeordneten bogenförmigen Kanälen (50) ausgestattet ist, die sich in ganzer Länge durch den Kolbenkopf (28) erstrecken und auf diese Weise eine Verbindung zwischen der oberen und unteren Arbeitskammer (31A) und (31B) herstel len. Ebenfalls durch den ganzen Kolbenkopf verlaufen die drei im gleichen Abstand voneinander angeordneten Innen kanäle (52), die sich mit den drei Außenkanälen abwechseln und im Vergleich zu diesen tiefer liegen. Die eingelassenen Kanäle (54) erstrecken sich radial von der oberen Öffnung der einzelnen Kanäle (52) nach außen und definieren auf diese Weise erhabene Plattformen (56) für die oberen Öff nungen der ersten bogenförmigen Kanäle (50). Wie deutlich aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, ist jeder der Innenkanäle (52) mit einer im Querschnitt verengten Abströmöffnung (58) ausgestattet, die nur einen begrenzten Austausch der Dämpfungsflüssigkeit zwischen der oberen und unteren Arbeitskammer (31A) und (31B) ermöglicht. Die Funk tionsweise der Abströmöffnung im Hinblick auf die Begren zung des Volumenstroms der Dämpfungsflüssigkeit wird an einer anderen Stelle der vorliegenden Beschreibung detail lierter beschrieben.

Das ringförmige Ventil (32) wird lose durch einen Siche rungsring (60) gehalten. Der Kolbenkopf (28) ist mit Kol benringen (64) und (66) aus Messing und PTFE ausgestattet, die eine effiziente Abdichtung zwischen den beiden Arbeits kammern (31A) und (31B) bewirken. Wie aus Fig. 1 ersicht lich ist, wird die Stopfbuchsmutter (22) mit einer Gummi ringdichtung (68) eingebaut, die die Außenfläche der Mutter gegen die Wandung des Zylinders (14) abdichtet. Eine Buchse (70), eine dynamische Öldichtung (72) und eine Unterleg scheibe (74) sorgen für eine effiziente Dichtigkeit zwi schen Kolbenstange (24) und der Stopfbuchsmutter (22), wobei die dynamische Dichtung und die Unterlegscheibe durch einen Federring (76) gehalten werden.

Im Betrieb funktioniert die Gleisbremse wie folgt: Beide Arbeitskammern (31A) und (31B) werden bis zur Füllstands höhe (80) mit Öl befüllt. Oberhalb der Füllstandshöhe (80) befindet sich ein Freiraum (82), der mit gasförmigem Stick stoff befüllt wird. Dieser Stickstoff wird komprimiert, sobald eine Kraft auf die obere Stoßfläche (18) des Zylin ders wirkt. Infolge dieser Krafteinleitung durch ein auf laufendes Waggonrad bewegt sich der Zylinder (14) nach unten, wobei Hydraulikflüssigkeit über eine bogenförmigen Kanäle (50) von der oberen Arbeitskammer (31A) in die untere Arbeitskammer (31B) zu strömen beginnt. Dies ist als gestrichelte Linie (84) dargestellt. Sobald der Zylinder (14) durch das mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 ms^-1 auflaufende Waggonrad und die dadurch eingeleitete Kraft eine vorgegebene Verfahrgeschwindigkeit erreicht hat, bewegt sich der Ventilteller (30) gegen die Kraft der Druckfeder (36) nach unten in Schließstellung, wie durch die gestrichelte Linie (86) angedeutet. Die untere Fläche des Ventiltellers (30) sperrt in dieser Position die bogen förmigen Kanäle (50). Das Öl kann jetzt nur noch entlang der gestrichelten Linie (88), über die eingelassenen Kanäle (54), die zweiten Innenkanäle (52) und die unteren Abström öffnungen (58) von der oberen in die untere Arbeitskammer strömen.

Es kommt zu einem Druckanstieg, da die Abströmöffnungen nur einen begrenzten Ölvolumenstrom in die untere Kammer erlau ben. Der sich daraus ergebende Differenzdruck zwischen der oberen und unteren Arbeitskammer (31A) und (31B) bewirkt eine Dämpfung der Abwärtsbewegung des Zylinders. Das Ausmaß des Druckanstiegs und das Weg-Kraft-Profil des Stoßdämpfers kann durch eine entsprechende Auslegung der Größe der Abströmöffnungen variiert werden. Der Ausfahrhub des Zylin ders nach Abrollen des Waggonrades wird durch die Aufwärts bewegung des ringförmigen Ventils (32) begrenzt, die durch die Rückströmung des Öls bewirkt wird. Das Ventil verdeckt teilweise die Kanäle (50) und bewirkt auf diese Weise einen verringerten Rückfluß des Öls in die obere Arbeitskammer (31A) . Der mit Stickstoff gefüllte Freiraum (82) wirkt als Gasfeder und unterstützt die Rückbewegung des Zylinders in die ausgefahrene Ausgangsstellung.

Zur Bestimmung der Größe der Abströmöffnung wird die Gleis bremse auf einen Prüfstand montiert, und der erforderliche Gegendruck wird durch einen Waggon gemessen, der mit einer definierten Geschwindigkeit rollt. Der Hub in Millimetern wird mit Hilfe einer elektronischen Meßapparatur gemessen, und über einen Druckaufnehmer wird die Endlast in kN ermit telt. Die Geschwindigkeitseinstellung erfolgt mit Hilfe der gleichen Apparaturen, indem der Unterschied zwischen einem Leerhub, bei dem nur der Gasdruck wirkt, und dem Hydraulik druck als Folge eines vollen Abwärtshubs des Zylinders ermittelt wird.

Unter Verweis auf die Fig. 6 bis 8 wird eine zweite Aus gestaltung einer Kolbenkonstruktion (94) gezeigt. Alle Zif fern für Komponenten, die der in den vorherigen Figuren gezeigten Kolbenkonstruktion entsprechen, wurden beibehal ten.

Anstelle der integrierten Abströmöffnungen ist hier der Kolbenkopf (96) mit drei in gleichen Abständen zueinander angeordneten zylinderförmigen Kanälen (98) ausgestattet, und eine separate Blende (100) wird zwischen die Fläche (102) des Kolbenkopfes (86) und den Absatz (46A) der Kol benstange (24A) gesetzt. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, liegt der Durchmesser der Blende (100) etwas unter dem Durchmesser einer imaginären Blende, die als gestrichelte Linie bei (103) dargestellt ist und die die drei Kanäle (98) komplett verschließen würde. Daraus ergibt sich die Definition von drei Abströmöffnungen (104). Es ist deutlich ersichtlich, wie sich die Größen dieser Abströmöffnungen durch die Blende (100) so einstellen lassen, daß sich unterschiedliche Weg-Kraft-Profile ergeben. Die stoßdämp fenden Eigenschaften der Kolbenkonstruktion (94) können auf diese Weise durch Auswechseln der Blende (100) durch eine Blende mit anderem Durchmesser variiert werden.

Mit Verweis auf Fig. 9 wird eine bevorzugte Ausgestaltung mit einer "entspannbaren Abströmöffnung" einer Kolbenkon struktion gezeigt, wobei eine Belleville-Dichtung, beste hend aus den Scheiben (108) und (110), zwischen der Vorder kante (112) der Blende (100) und dem Absatz (46B) der Kol benstange (24B) angebracht wird. In dieser besonderen Aus gestaltung wird die Belleville-Dichtung so eingestellt, daß die Blende (100) dann öffnet, wenn die auf den Stoßdämpfer wirkende Kraft den Wert von 22 kN überschreitet. Auf diese Weise kann die Dämpfungsflüssigkeit schneller in die Arbeitskammer (31B) gelangen. Natürlich kann die Öffnungs kraft für die Blende (100) durch Änderung der Anzahl sowie der Elastizitätseigenschaften der Belleville-Federn und der Belleville-Dichtung variiert werden.

Wenn der Stoßdämpfer auf Rangierbahnhöfen als Gleisbremse eingesetzt wird, die dafür sorgt, daß die Waggons eine be stimmte Höchstgeschwindigkeit nicht überschreiten, kann die Öffnungskraft so eingestellt werden, daß sie einem bestimm ten prozentualen Anstieg über dem vorgegebenen Tempolimit entspricht. Wenn zum Beispiel die Waggons in einem Rangier bahnhof ein Tempolimit von 5 ms^-1 einhalten müssen, können die Gleisbremsen so eingestellt werden, daß die Blende sich zu öffnen beginnt, wenn die Waggons eine Geschwindigkeit von 6 ms^-1 oder mehr erreichen. Die entspricht einem Wert von 20% über dem Tempolimit. Eine Geschwindigkeit von 6 ms^-1 entspricht typischerweise einer Kraft von 22 kN.

Bei normalen Betriebsgeschwindigkeiten innerhalb einer Überschreitung von 20% der eingestellten Geschwindigkeit ist die Abströmöffnung in Betrieb. Sobald die Geschwindig keit das zulässige Tempolimit um mehr als 20% überschrei tet, wird die Belleville-Dichtung zusammengedrückt, wodurch die Kraft-Weg-Kurve flacher verläuft und erreicht wird, daß es keinen Kraftspitzenwert deutlich über 2 Tonnen gibt. Dies könnte zum Entgleisen des Waggons führen. Im Gegensatz zu Gleisbremsen nach dem bisherigen Stand der Technik, bei denen Belleville-Dichtungen über dem gesamten Bereich ein gesetzt werden, arbeitet eine Belleville-Dichtung in der vorliegenden Ausgestaltung nur dann, wenn das Tempolimit überschritten wird. Auf diese Weise wird der Verschleiß und somit auch der Wartungsaufwand für die Packung verringert.

Die in den Fig. 6 und 9 gezeigten Gleisbremsen wurden auf einer Thyssen-Gleisbremsmaschine geprüft. Diese Ma schine wird so programmiert, daß sie die tatsächliche Ge schwindigkeit der Abwärtsbewegung der Gleisbremse, wie sie durch einen Waggon mit einer spezifischen linearen Ge schwindigkeit, spezifischen Raddurchmesser und Radlast ver ursacht wird, simuliert. Auf diese Weise können die exakte Endlast, die aufgewendete Energie und die erforderliche Geschwindigkeitseinstellung der Gleisbremse gemessen wer den.

Anhand einer ersten Serie von sieben Testläufen, darge stellt in Tabelle 1, wurde annäherungsweise die Geschwin digkeit ermittelt, bei der der Ventilteller (30) schließt. Diese Geschwindigkeit liegt bei etwa 4,204 ms^-1. In die erste Spalte wurde der für jeden Abwärtshub kalkulierte Energieverbrauch eingetragen, die zweite Spalte gibt die gemessene Endlast in kN, und die dritte Spalte zeigt die Fahrgeschwindigkeit des Waggons.

Die Testläufe 1 sowie 5 bis 7 zeigen die Ruheenergie an einem Punkt unmittelbar vor Schließen des Ventiltellers. Hier ergab die Messung 61 Nm. Daraufhin wurden die weiteren Testläufe 8 bis 30 von einem computergesteuerten Programm durchgeführt, um die Leistungen der unteren Gleisbremse und besonders die Leistungstoleranzen bei Geschwindigkeits einstellungen um den Wert 4,20 ms^-1 festzulegen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt; daraus ist ersichtlich, daß die entsprechenden Mindest- und Höchst toleranzen mit 4,15 ms^-1 und 4,75 ms^-1 angegeben werden, wenn die Testeinheiten auf 4,2 ms^-1 eingestellt worden waren. Ein Toleranzwert von 0,064% wurde erreicht. Bei einer Höchstgeschwindigkeit von 4,4 ms^-1 wurde als maximale Arbeitsenergie bei diesem Tempo 1.394 Nm bei einer Endlast von 17,4 kN gemessen. Bei einem Tempo von 4,2 ms^-1 und einem Volumenstrom von 233 l/min durch alle Abströmöffnungen ergab sich für den Druck an jeder Öffnung bei Schließen des Ventils ein Wert von 5 MPa bei 100 l/min bei einem Stickstoffdruck von 650 kPa und 238 l Öl in der Gleisbremse. Bei diesen Parametern wurde bei 4,25 ms^-1 ein Energiewert von 1.240 J gemessen.

Tabelle 1

Tabelle 2

Fig. 10A zeigt ein Kraft-/Zeit-Diagramm (120) für einen Dämpfungshub der in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Gleis bremse bei einer linearen Geschwindigkeit von 4,278 ms^-1. Die maximale Kraft betrug 31,55 kN und wurde nach etwa 25 ms erreicht. Das zweite Diagramm (122) zeigt den Hub über der Zeit, wobei der maximale Hub von 81,7 mm nach rund 80 ms erreicht wurde.

Fig. 10C kombiniert die Werte der Diagramme 120 und 122 in einem Kraft-/Hub-Diagramm. Daraus wird ersichtlich, daß die maximale Kraft von 31,55 kN nach einem Hub von ca. 68 mm erreicht wurde. Danach nimmt die Kraft bis zum Erreichen des Maximalhubs von rund 80 mm signifikant ab. Es ist klar erkennbar, wie die Kraft relativ zum Hub abrupt ansteigt und abfällt. Die von der Kurve eingeschlossene Fläche stellt die aufgewendete Energie dar, wobei der Gesamthub in Relation zu den Belastungen gesetzt wird, die den Hub bewirken. Daraus oder aus einer Prüfkurve lassen sich für einen bestimmten Hub die tatsächlichen und die rechneri schen Kraftparameter vergleichen. Die Größe der Abström öffnungen kann dann so lange variiert werden, bis das gewünschte Kraft-Hub-Profil erhalten wird.

Der erste Graph (124) in Fig. 11A zeigt das Kraft-/Zeitdiagramm für den Dämpfungshub der in Fig. 9 dargestellten Gleisbremse mit Belleville-Packung bei einer linearen Geschwindigkeit von 1,256 ms^-1. Die maximale Kraft von 17,57 kN wurde nach ca. 90 ms erreicht. Der zweite Graph (126) in Fig. 11B zeigt den Hub der Gleisbremse über der Zeitachse, wobei der Maximalhub von 78,6 mm nach rund 250 ms erreicht wurde.

Fig. 11C kombiniert die Werte der beiden Diagramme (124) und (126) zu einem einzigen Kraft-/Hub-Diagramm. Im Gegen satz zu dem Kraft-Hub-Diagramm von Fig. 10C, das eine relativ deutliche Spitze bei 31,55 kN zeigt, liegt der Spitzenwert im Diagramm 128 bei 17,57 kN (130) und nimmt dann allmählich ab, so daß die Energieabsorption (Fläche unter der Kurve 128) gleichmäßiger verteilt wird. Der glät tende Effekt der Belleville-Packung läßt sich sehr gut an dem flachen Verlauf der Kurve ablesen. Die Belleville- Packung wird zusammengedrückt und stellt sicher, daß es keinen Spitzenwert der Kraft über 2 Tonnen oder 20 kN hin aus mit einhergehender Entgleisungsgefahr gibt.

Die Abströmöffnungen ersetzen eine komplette Druckbegren zungsventilkonstruktion nach dem bisherigen Stand der Tech nik sowie alle damit verbundenen Verschleißteile, die leicht ausfallen, zum Beispiel Hochdruckfedern, die bei hohen Temperaturen schnell versagen. Die Belleville-Packung ist dagegen nicht verschleißanfällig, und sie kommt während eines normalen Belastungszyklus bei Einhalten der Tempo begrenzung der Waggons nicht zum Einsatz. Eine Kompression erfolgt lediglich bei abnormalen Belastungszuständen, d. h. wenn die Waggons das vorgegebene Tempolimit überschreiten. Es ist kein Druckbegrenzungsventil erforderlich, und die Energieaufnahmefähigkeiten können durch Einstellen der Größe der Abströmöffnungen voreingestellt werden. Dies erfolgt typischerweise durch Ersetzen der Blenden, wodurch ebenfalls der Wartungsaufwand verringert wird. Lediglich ein Verschleißteil, der Ventilteller (30), wird eingesetzt, wodurch sich die Komponentenanzahl deutlich verringert. Die Gesamtlänge der Kolbenkonstruktion verkürzt sich durch den Verzicht auf ein separates Druckbegrenzungsventil eben falls. Daraus ergeben sich bei Einsatz von Zylindern glei cher Länge längere Dämpfungshübe.

Claims

1. Stoßdämpfer (10; 49; 106), bestehend aus:

a) einem Zylinder (14), der eine Kammer zwischen den beiden Stirnwänden (16; 22) definiert;
b) einer Kolbenstange (24; 24A; 24B), die axial durch eine der Stirnwände (22) geführt wird;
c) einem Kolben (28; 96), der zwischen den beiden Stirnwänden an der Kolbenstange befestigt wird und die Kammer in eine erste und eine zweite Arbeits kammer unterteilt (31A, 31B), in die Dämpfungs flüssigkeit gefüllt wird;
d) bogenförmigen Kanälen (50), die durch den Kolben (28; 96) geführt werden und eine Verbindung zwi schen der ersten und der zweiten Arbeitskammer her stellen;
e) Ventilen (30; 36) zum Absperren der bogenförmigen Kanäle (50) für den Fall, daß die Geschwindigkeit der Kolbenstange in Relation zu dem Zylinder in einer ersten axiale Richtung einen voreingestellten Wert überschreitet; und
f) weiteren Kanälen (52; 98), die ebenfalls eine Ver bindung zwischen den beiden Arbeitskammern herstel len und einen Strömungsweg definieren, wenn die ersten bogenförmigen Kanäle geschlossen sind;
dadurch gekennzeichnet, daß eine quer schnittsverengte Abströmöffnung (58; 104) mit den weiteren Kanälen in Verbindung steht und den Volu menstrom durch die weiteren Kanäle (52; 98) begrenzt und damit die Bewegung der Kolbenstange (24; 21A; 24B) steuert.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abmessungen der Abströmöffnung (58; 104) entsprechend des gewünschten Kraft-Hub-Pro fils des Stoßdämpfers (10; 94; 106) ausgelegt werden und hierdurch eine Differenzdruck zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer (31A; 31B) entstehen kann, um eine auf den Stoßdämpfer wirkende Kraft dämp fen zu können.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (104) durch eine separate Blende (100) definiert wird, die an einer Öffnung der weiteren Kanäle anliegt und diese teilweise verschließt, wodurch die Abströmöffnung defi niert wird.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abmessungen der Abströmöffnung (104) variabel sind und durch Veränderungen des Außen durchmessers der Blende (100) bestimmt werden.

5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quer schnittsverengte Abströmöffnung (58) ein integraler Bestandteil des Kolbens ist.

6. Stoßdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Ventil (32) den Rückfluß des Öls in eine entgegenge setzte axiale Richtung teilweise begrenzt und auf diese Weise die Geschwindigkeit des Rückhubs des Kolbens in Relation zum Zylinder begrenzt.

7. Stoßdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (100) fest an einer rückwärtigen Seite des Kol bens und ohne Bewegungsfreiheit befestigt ist.

8. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (100) beweglich angeordnet ist, und daß über erste Vorspann elemente (108, 110) die Blende gegen die rückwärtige Seite des Kolbens (96) gedrückt wird, wobei die Vor spannelemente dafür sorgen, daß die Blende (100) nur dann öffnet, wenn eine voreingestellte, auf den Stoß dämpfer wirkende Grenzkraft überschritten wird.

9. Stoßdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das erste Vorspannelement eine Belleville-Packung (108, 110) beinhaltet.

10. Stoßdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Grenzkraft größer als 20 kN ist.

11. Gleisbremse (10; 94; 100), bestehend aus einem Stoß dämpfer in Übereinstimmung mit allen vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder eine obere abgerundete Stoßfläche (18) aufweist, die von ihrer Formgebung und ihrer Position her darauf aus gelegt ist, vom Außenumfang eines ablaufenden Waggon rades belastet zu werden; wobei die Gleisbremse weiter hin aus einem zylinderförmigen Gehäuse (26), in dem der Zylinder gleitet und an dessen unterem Ende sich die Kolbenstange (24) abstützt, sowie einer Verschraubung zum Befestigen des zylinderförmigen Gehäuses am Gleis besteht.