DE2118655A1

DE2118655A1 - Hydraulische Puffereinrichtung an Fahrzeugen, insbesondere fur Mittel pufferkupplungen an Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2118655A1
Application number: DE19712118655
Authority: DE
Inventors: Erich 5601 Gruiten Zielinski
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1971-04-17
Filing date: 1971-04-17
Publication date: 1972-10-26
Also published as: US3779396A; DE2118655C2; PL71171B1; BE782077A; FR2136331A5; CH536741A; NL175892B; SU459881A3; NL7203151A; NL175892C; IT952194B; DD95866A5; ES400944A1

Description

RHEBNMETALL Düsseldorf, den l6. k. I971

Di /Al

Akte R 529

Hydraulische Puffereinrichtung an Fahrzeugen, insbesondere für'Mittelpufferkupplungen an Schienenfahrzeugen

Es sind Flüssigkeitspuffer bekannt, bei denen eine Bremskraft dadurch erzeugt wird, daß in einem Zylinder eingeschlossene . Flüssigkeit beim Eintauchen eines Kolbens durch eine Drosselöffnung herausgepreßt wird. Durch einen in die Drosselöffnung hineinragenden Regeldorn kann der Durchflußquerschnitt der Drosselöffnung in Abhängigkeit vom Pufferhub variiert werden, so daß bestimmte Pufferkraftverläufe entlang des Pufferhubs erzielt werden können.

Bei Eisenbahnpuffern ist diese Art der hydraulischen Pufferung geeignet zur Aufnahme von Auflaufstoßen im Rangierbetrieb. Hierbei treten vergleichsweise hohe Eindrückgeschwindigkeiten auf, und es gilt, diese Auflaufstöße energieverzehrend abzufangen, um zu große Verzögerungen bzw. Beschleunigungen der Wagen und des Ladegutes zu vermeiden.

Im Fahrbetrieb eines Eisenbahnzuges, sowie beim Bremsen, treten jedoch zwischen den einzelnen Wagen lediglich geringe Geschwindigkeitsunterschiede auf,' so daß der Pufferkolben mit nur geringer Eindrückgeschwindigkeit in den Zylinder eingeschoben wird.

Bei einer Puffereinrichtung der vorgenannten Art würde dies dazu führen, daß der Zugverband beim Bremsen des Zuges stark zusammengedrückt würde, wodurch beim Wiederanfahren des Zuges bzw. nach dem Lösen der Bremsen unerwünschte wechselseitige Zng- und Stoßbewegungen zwischen den Wagen und insbesondere bei Schnellbremsungen von 'langen Zügen hohe Längskräfte

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auftreten. Für den Fährbetrieb ist daher ein möglichst starrer Zugverband erwünscht, der bei niedrigen Eindrückgeschwindigkeiten des Pufferkolbens eine große Pufferkraft bedingt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Puffereinrichtung an Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen zu schaffen, welche bei kleinen Eindrückgeschwindigkeiten - wie sie beim Bremsen eines Zuges zwischen den einzelnen ¥agen auftreten - eine große Vorspannkraft aufweist und bei Auflaufstoßen mit höheren Eindrückgeschwindigkeiten eine vergleichsweise niedrigere Vorspannkraft, wobei die hydraulische Pufferkraft allein von der Eindrückgeschwindigkeit und den w auflaufenden Massen bestimmt wird.

Bei einer hydraulischen Puffereinrichtung der vorbezeichneten Art wird.diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der konzentrisch in dem Kolben angeordneten Drosselöffnung ein verschiebbar auf dem Regeldorn geführter und gegen eine Schließfeder an diesem abgestützter ringförmiger Ventilkegel, als Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist.

Bei Stillstand des Zuges, sowie bei geringen Eindrückgeschwindigkeiten, wie sie beim Bremsen des Zuges an dem Puffer auftreten, verbleibt die Drosselöffnung durch den Ventilkegel geschlossen, der somit eine Blockiereinrichtung bildet und einen vergleichsweise starren Zugverband bewirkt. Erst wenn sich im Zylinder vor dem Kolben ein der Vorspannkraft entsprechender Druck aufgebaut hat, wird der Ventilkegel gegen die Kraft seiner Schließfeder zurückgeschoben und die Drosselöffnung freigegeben. Der die Drosselöffnung verschließende Ventilkegel bestimmt somit bei geringen Eindrückgeschwindigkeiten die Pufferkraft. Bei hohen Eindrückgeschwindigkeiteii, wie es bei Auflaufstoßen der Fall ist, vermag der Ventilkegel, dem vorauseilenden. Kolben nicht mit gleicher Geschwindigkeit zu folgen, so daß der ringförmige Drosselquerschnitt freigegeben wird.

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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilkegel an dem einen Ende einer auf einem zylindrischen Abschnitt der Regeistange geführten Hülse angeordnet, deren anderes Ende mit einem an den zylindrischen Abschnitt anschließenden Abschnitt geringeren Durchmessers eine ringförmige Zylinderkammer bildet, deren Wandung eine Drosselbohrung aufweist.

Je nach Bemessung der Drosselbohrung läßt sich die Schließgeschwindigkeit des Ventilkegels bestimmen, indem die in der Zylinderkammer befindliche Druckflüssigkeit durch die Kraft der Ventilfeder durch die Drosselbohrung gedrückt werden muß.

Die Federkennlinie der Schließfeder des Ventilkegels hierbei zweckmäßig so ausgelegt, daß sich bei niedrigen Eindrückgeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Pufferhub ein annähernd waagerechter Pufferkraftverlauf ergibt. Im Zusammenwirken mit der mechanischen Feder einer mechanisch-hydraulischen Zug-Stoßvorrichtung ergibt sich ein derartiger Kraftverlauf, indem beim Eindrücken des Puffers die Pufferkraft der mechanischen Feder ansteigt, während sich die Federkraft der Schließfeder des Druckbegrenzungsventils verringert und somit durch Öffnen des Ventils der Flüssigkeitsdruck im Pufferzylinder vermindert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1-3 eine Zug-Stoßvorrichtung für Mittelpufferkupplungen mit hydraulischer Puffereinrichtung im Längsschnitt, in verschiedenen Stellungen,

Fig. h u.5 die hydraulische Puffereinrichtung in verschiedenen Stellungen des Pufferkolbens im Längsschnitt als Teilausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab.

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_ I₁ _

Während Pig. 3 eine mechanisch-hydraulische Zug-Stoßvorrichtung in Ausgangsstellung zeigt, zeigen Fig. 1 die Vorrichtung in Druckstellung bei einem Auflaufstoß und Fig. 2 in Zugstellung. Mit 1 ist das Gehäuse der eine geschlossene Einheit bildenden Zug-Stoßvorrichtung bezeichnet. Das Gehäuse besteht aus dem den hydraulischen Teil aufnehmenden Topf la, einer daran anschließenden Hülse Ib und einer zur Abstützung der mechanischen Feder dienenden Stützhülse Ic. Die Einheit ist starr in der Längsmittelachse des Wagens an diesem befestigt. In dem Gehäuse ist der bewegliche Teil 2 der Vorrichtung angeordnet, der an seinem aus dem Gehäuse herausragenden Ende den Kupplungsteil 3 aufweist zur gelenkigen Befestigung der Mittelpufferkupplung und an seinem anderen Ende eine Kolbenstange ha mit einem Pufferkolben k, der in einen in dem Topf la ausgebildeten hydraulischen Zylinder 5 hineinragt.

Das mechanische Federwerk besteht aus zwei konzentrisch um den beweglichen Teil' 2 angeordneten Ringfedersäulen 6 und 7. Die äußere Ringfedersäule 6 ist zwischen einem an dem beweglichen Teil 2 der Vorrichtung befestigten Ringflansch 8 und einer Schulter 9 einer auf dem bewegliehen Teil verschiebbar geführten Hülse 10 eingespannt, während die innere Ringfedersäule 7 zwischen einem an der Hülse 10 befestigten Ringflansch 11 und einem Kragen 12 einer Hülse 13 eingespannt ist, die verschiebbar auf einer Nabe Ik geführt ist, die an der lösbaren Zylinderstirnwand 15 angeordnet ist.

In der dem Kolben h gegenüberliegenden Zylinderstirnwand 16 ist ein Regeldorn 17 befestigt, der durch eine konzentrisch in dem Kolben vorgesehene Drosselöffnung 18 in die hohl ausgebildete Kolbenstange 4a hineinragt. Der Regeldorn weist - ausgehend von der Zylinderstirnwand 16 - zunächst einen Abschnitt 19 mit sich verjüngendem Durchmesser auf, dann einen zylindrischen Abschnitt 20 größeren Durchmessers und anschließend einen zylindrischen Abschnitt 21 geringeren Durchmessers. Der Durchmesser der Drosselöffnung 18 ist so bemessen, daß zwischen ihr und dem Umfang des zylindrischen Abschnittes 20 ein enger Ringspalt verbleibt (Fig. k u. 5).

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Auf dem zylindrischen Abschnitt 20 ist eine Hülse 22 von wesentlich größerer Länge als derjenigen des Abschnitts geführt, welche an ihrem einen Ende einen Ventilkegel 23 aufweist und an ihrem anderen Ende unter Bildung einer ringförmigen Zylinderkammer 2k. eine auf dem Abschnitt 21 geringeren Durchmessers geführte Schulter 25. In der Wandung der Zylinderkammer ist eine Drosselbohrung 26 vorgesehen. Die Hülse 22 mit dem Ventilkegel 23 ist durch eine als Schließfeder wirkende Schraubenfeder 27 gegen einen Federteller 28 abgestützt, der am Ende des zylindrischen Abschnitts 21 des Regeldorns befestigt ist. Die Schließgeschwindigkeit des Ventils 23 ist abhängig von der Kennlinie der Schließfeder sowie dem Querschnitt der Drosselbohrung 26 in der Wandung der Zylinderkammer 24. Ijer Ventilkegel 23 bildet auf diese Weise ein Druckbegrenzungsventil für die in dem hydraulischen Zylinder 5 befindliche! Druckflüssigkeit, welche bei geöffnetem Ventil durch die Drosjs el öffnung 18 sowie in dem Kolben k befindliche Bohrungen 2j9 auf die andere Kolbenseite übertrjeten kann, welcher Raum 'über öffnungen 30 alt einem den Zylinder umgebenden Ausglejiobsraum 31 in Verbindung steht. Außerdem 1st stirnseitig in den Kolben eine durch einfe federnde Veiitilplatte 32 verschlossene Durchlaßbohrung 33 vorgesehen, j

Der Ausgleiqhsraum 31 wirkt nicht als hydropneuraatischer Druckspeicher, er hat nur die Aufgabe, die beim Druckhub durch die Kolbenstange verdrängte Flüssigkeit aufzunehmen bzw. die beim Zughub erforderliche zusätzliche FlUssigkeitsmenge abzugeben sowie durch Erwärmung bedingte Volumenänderungen auszugleichen.

Die Wirkungsweise der mechanisch-hydraulIschen Zug-Stoßvorrichtung ist folgende:

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung in der Ausgangsstellung. Dieser Stellung entspricht die in der unteren Hälfte der Fig. h in größerem Maßstab dargestellte Stellung des Pufferkolbens.

₆ ORiTOAL WSPBCTED

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Das Druckbegrenzungsventil (Ventilkegel) 23 ist geschlossen und"die Ringfedersäulen sind - abgesehen von ihrer Vorspannung unbelastet. Bei Zugbelastung (Fig. 2) wird die äußere Ringfedersäule 6 zusammengedrückt, wobei sie sich über die Stützhülse Ic an der Wagenkonstruktion abstützt, während die innere Federsäule 7 lediglich um den gleichen Weg verschoben wird. Der Kolben 4 bewegt sich ebenfalls um den gleichen Weg (Fig. 5» oben), wobei das Ventil 23 geschlossen bleibt und die Druckflüssigkeit unter Anheben der Ventilplatte 32 durch die Durchlaßbohrung 33 in den Raum vor dem Kolben 4 treten kann. Gleichzeitig füllt sich die zwischen der Wandung der Hülse 22 und fc dem Abschnitt 21 des Regeldorns gebildete Zylinderkamin er 24 durch die Drosselbohrüng 26 hindurch. Fig. 2 zeigt die äußerste Stellung bei höchster-Zugbelastung. Während des Fahrbetriebs eines Eisenbahnziuges wird die Vorrichtung eine Stellung ein- [ nehmen, wie sie"etwa der Fig. 3 sowie Fig. 5, unten, entspricht.

Beim Bremsen des Zuges treten zwischen den einzelnen Wagen nur geringe Gesqhwindigkeitsunterschiede und somit nur geringe Eindrückgesohwindigkeiten an dem Pufferkolben auf» Das Federwerk erreicht dabei etwa die in Fig. 1 sowie in Fig. 6, oben j gezeigte Stellung. Da der Pufferkolben 4 hierbei mit vergleiehsweise geringer Geschwindigkeit in den Zylinder eintaucht,

verbleibt ausreichend Zeit, um die in der Zylinderkainmer 24 ™ i befindliche Druckflüssigkeit unter^der Einwirkung der Kraft der Schließfeder 27 durch die Drosserbohrung 26 hindurch zu verdrängen, so daß die Drosselöffnung 18 durch das Kegelventil 23 verschlossen bleibt. Auf diese Weise wird das mechanische Federwerk während des Fahrbetriebs und beim Bremsen des Zuges gleichsam blockiert, so daß die Zug-Stoßvorrichtung bei diesen Betriebszuständen eine hohe Vorspannkraft aufweist.

Bei höherer dynamischer Belastung, wie sie bei Auflaufstoßen ' auftreten, wird der Pufferkolben mit vergleichsweise großer Eindrückgeschwindigkeit in den Zylinder eingeschoben (Fig. 1). Der durch seine Schließfeder 27 beaufschlagte Ventilkegel 23 vermag der schnellen Bewegung des Kolbens nicht zu folgen,

_ ₇ _ OWG^At. INSPECTED

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da hierzu die in der Zylinderkammer 2.h befindliche Flüssigkeit durch die Drosselbohrung 26 herausgedrückt werden muß. In Verbindung mit dem sich vor dem Kolben ²Jt aufbauenden Druck öffnet sich das Ventil, so daß die Flüssigkeit ungehindert durch die Drosselöffnung 18 auf die andere Kolbenseite treten kann. Die hydraulische Puffereinrichtung weist somit bei dynamischer Belastung im Bereich bestimmter Eindrückgeschwindigkeiten eine geringere Vorspannkraft auf, so daß auch bei Auflaufstoßen zwischen leichteren Wagen keine größeren Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte auftreten.

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Claims

9 1 1 ß R ^ ¹S

RHEINMETALL Düsseldorf, den 16. 4. 1971

Di/Al

Akte R 529

Patentansprüche

i.) Hydraulische Puffereinrichtung an Fahrzeugen, insbesondere für Mittelpufferkupplungen an Schienenfahrzeugen mit einem in einen Zylinder eintauchenden Kolben sowie einer Drossel-Öffnung, deren Durchflußquerschnitt durch einen Regeldorn mit entlang dem Pufferhub unterschiedlichem Querschnitt veränderlich ist, dadurch gekennzeich-) net, daß der konzentrisch in dem Kolben angeordneten Drosselöffnung (18) ein verschiebbar auf dem Regeldorn (17) geführter und gegen eine Schließfeder (27) an diesem abgestützter ringförmiger Ventilkegel (23) zugeordnet ist, als Druckbegrenzungsventil.
2. Hydraulische Puffereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (23) an dem einen Ende einer auf einem zylindrischen Abschnitt (20) des Regeldorns geführten Hülse (22) angeordnet ist, deren anderes Ende (25) mit einem an den zylindrischen Führungsabschnitt (20) anschließenden

^ Abschnitt (21) geringeren Durchmessers eine ringförmige Zylinderkammer (2h) bildet, deren Wandung eine Drosselbohrung (26) aufweist, zur Bestimmung der Schließgeschwindigkeit des Ventilkegels.
3. Hydraulische Puffereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in Vei-bindung mit einer mechanisch-hydraulischen Zug-Stoßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie der Schließfeder des Ventilkegels so gewählt ist, daß sich in Verbindung mit der Kennlinie der meehanisehen Feder beim Bremsen des Zuges ein nahezu waagerechter Pufferkraftverlauf ergibt.

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