DE2121775B2 - Hydromechanische Stoßaufnahmevorrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydromechanische Stoßaufnahmevorrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge zur Aufnahme der besonders beim Kuppeln der Schienenfahrzeuge auftretenden Stoßkräfte, bestehend aus einem eine mechanische Federeinheit, die sich an der einen von zwei an der Stoßaufnahmevorrichtung vorgesehenen Endplatte abstützt, aufweisenden Federteil und einem zu dem Federteil koaxial angeordneten, parallelgeschalteten hydraulischen Dämpfungsteil, der gebildet ist aus einem durch die andere Endplatte der Stoßaufnahmevorrichtung abgeschlossenen, mit Hydraulikmittel gefüllten Zylinder, einem in dem Zylinder verschiebbaren Kolben mit einem Kolbenschaft, der an der an der Federeinheit anliegenden Endplatte befestigt ist, einem koaxial zu dem Kolben angeordneten, an der den Zylinder abschließenden Endplatte befestigten Drosselstift, der mit seinem freien Ende in eine als Sackbohrung ausgebildete zentrale Bohrung des Kolbens unter Freilassung eines Drosselquerschnittes ragt, wobei der Drosselquerschnitt einen Druckraum in dem Zylinder auf der dem Kolbenschaft abgewandten Seite des Kolbens mit einem auf der anderen Seite des Kolbens durch den Raum zwischen dem Kolbenschaft und der Wandung des Zylinders gebildeten Verdrängungsraum verbindet, der durch Kanäle mit der zentralen Bohrung des Kolbens verbunden ist, und wobei der Druckraum und der Verdrängungsraum zusätzlich durch mindestens einen mit einem Rückschlagventil versehenen, als Durchbohrung des Kolbens ausgebildeten außermittigen Durchlaß des Kolbens verbindbar sind.

Bei einer derartigen bekannten Stoßaufnahmevorrichtung nach der GB-PS 9 15 840 wird der Verdrängungsraum auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite durch einen sich an der Federeinheit abstützenden, auf dem Kolbenschaft verschiebbaren Hilfskolben abgeschlossen, der den beim Verdrängen des Hydraulikmittels notwendigen Volumenausgleich ermöglicht. Die Anordnung eines derartigen Hilfskolben ist technisch aufwendig und wegen der damit verbundenen zusätzlichen Abdichtungsprobleme störanfällig. Außerdem ist bei dieser bekannten Vorrichtung die Dämpfung beim Rückhub unbefriedigend, da sich die in dem Kolben vorgesehenen Rückschlagventile beim Rückhub öffnen und einen zusätzlichen Durchströmquerschnitt freigeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydromechanische Stoßaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfach Weise eine optimale Dämpfung über den ganzen Hub ermöglicht, wobei insbesondere beim Rückhub eine wirkungsvolle Dämpfung erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise ein den Zylinder umschließender, als Ausgleichs- bzw. Vorratsraum für das Hydraulikmittel dienender Ringraum vorgesehen ist, daß der Druckraum in dem Zylinder mit dem Ringraum unmittelbar durch mindestens zwei jeweils mit einem Rückschlagventil versehene Kanäle verbindbar ist, wobei das eine Rückschlagventil zu dem Druckraum und das andere Rückschlagventil zu dem Ringraum hin öffnet, und daß die den außermittigen Durchbohrungen des Kolbens zugeordneten Rückschlagventile in an sich bekannter Weise zu dem Verdrängungsraum hin öffnen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erübrigt sich die technisch aufwendige Anordnung eines zusätzlichen Hilfskolben. Außerdem wird durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Anordnung der Rückschlagventile eine Anpassung der Dämpfungscharakteristik an das Erfordernis einer wirksamen Aufnahme der auftretenden Stoßkräfte ermöglicht.

Zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen ist nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise der Drosselstift als Rohr mit radialen Drosselbohrungen und einem in diesem verstellbaren Schieberglied zum Steuern des Öffnungsquerschnittes der Drosselbohrungen ausgebildet ist und daß das um seine Längsachse verdrehbare, massiv ausgebildete Schieberglied mit zwei gegenüberliegenden längsnutartigen Steuerausnehmungen versehen ist, die bis zum freien Ende des Drosselstiftes durchlaufen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stoßaufnahmevorrichtung gemäß dei Erfindung,

Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der F i g. 2 und

Fig.4 ein Arbeitsdiagramm der erfindungsgemäßen Stoßaufnahmevorrichtung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine erfindungsgemäße Stoßaufnahmevorrichtung eine mechanische Federeinheit, die aus einem Paket von Metallscheiben 1 besteht, zwischen denen jeweils ein elastisch nachgiebiger Ring 2, der vorzugsweise aus Gummi mit hoher Hysterese besteht, unter Vorspannung angeordnet und beispieisweise durch Kleben mit den Metallscheiben 1 verbunden ist. Die Metallscheiben 1 sind mit umlaufenden Sicken la versehen, die zur Zentrierung in entsprechende Aussparungen 2a in den Ringen 2 eingreifen. Die mechanische Federeinheit ist zwischen einer Endplatte 3 und einem Gehäuse 4 angeordnet, das in bezug auf die Endplatte 3 axial verschiebbar ist.

Das Gehäuse 4, das einen hydraulischen Dämpfungsteil der Stoßaufnahmevorrichtung umfaßt, weist einen rohrförmigen Ansatz 5 auf, der in die Federeinheit ragt. Das Gehäuse 4 ist mit seinem rohrförmigen Ansatz 5 auf einem Kolbenschaft 6 verschiebbar, der mit einem Ende in einer Ausnehmung der Endplatte 3 angeordnet ist und dessen in das Gehäuse 4 ragendes Ende zu einem Kolben 7 ausgebildet ist. Der Kolben 7 ist relativ zu +5 einem im Gehäuse 4 befindlichen Zylinder 8 verschiebbar. Der Zylinder 8 ist durch eine Endplatte 9 abgeschlossen und von einem Ringraum 10 umgeben, der als Reserveraum für das Hydraulikmittel dient.

Der Ringraum 10 steht mit einem an der freien Stirnseite des Kolbens 7 befindlichen Druckraum A durch zwei oder mehrere Kanäle 11 und 13 in Verbindung, die durch Rückschlagventile 12 dzw. 14 gesteuert werden, welche sich je nach den Druckverhältnissen im Druckraum A öffnen oder schließen.

Das kolbenseitige Ende des Kolbenschaftes 6 weist eine zentrale Bohrung 15 auf, die mit dem Diuckraum A über einen Drosselquerschnitt 16 in Verbindung steht. Dieser wird durch einen in die Bohrung 15 ragenden, konisch verjüngenden Drosselstift 17 gebildet, der koaxial zur Bohrung 15 an der Endplatte 9 befestigt ist. Durch seine konische Form verändert der Drosselstift 17 je nach dem Betrag, mit dem er in die Bohrung 15 ragt, den Drosselquerschnitt 16 während eines Hubes des Kolbens 7. *>■>

Die Bohrung 15 im Kolbenschaft 6 steht mit einem Verdrängungsraum B über im wesentlichen radial gerichtete Kanäle !8 in Verbindung. Der Kolben 7 hat außerdem eine oder mehrere axiale Durchbohrungen 19, die ebenfalls durch Rückschlagventile 20 gesteuert werden, welche sich während der Annäherung der Endplatte 9 an den Kolben 7 öffner.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung erläutert:

Bei Krafteinwirkung auf die Endplatte 9 in Richtung auf die Federeinheit werden die elastisch nachgiebigen Ringe 2 zusammengedrückt und dadurch der Abstand zwischen dem Kolben 7 und der Endplatte 9 verkürzt, wodurch sich der Druck des im Druckraum A befindlichen Hydraulikmittels erhöht. Dieses fließt deshalb aus dem Druckraum A durch den Drosselquerschnitt 16 und die Kanäle 18 in den Verdrängungsraum B.

Ein Teil des Hydraulikmittels fließt dabei auch durch die Durchbohrungen 19 und die Rückschlagventile 20, welche sich in dieser Phase öffnen, direkt hinter den Kolben 7. Aufgrund des Volumens des Kolbenschaftes 6, das in den Zylinder 8 eindringt, kann nicht das gesamte im Druckraum A befindliche Hydraulikmittel in den Verdrängungsraum B fließen; ein Teil fließt deshalb durch den von dem Rückschlagventil 14 gesteuerten Kanal 13 in den Ringraum 10. Die dämpfende Wirkung der Stoßaufnahmevorrichtung wird durch die kombinierte Wirkung der Rückschlagventile 14 und 20 und der Drosselung durch den Drosselstift 17 erreicht.

Bei einer Krafteinwirkung auf die Endplatte 9 in Richtung auf die Federeinheit nimmt die Geschwindigkeit des Kolbens 7 relativ zum Gehäuse 4 ab. Zur Vermeidung eines plötzlichen Druckanstiegs im Druckraum A ist der Drosselstift 17 zu seinem freien Ende hin konisch verjüngt, so daß der Drosselquerschnitt 16 nur allmählich verkleinert wird.

Selbstverständlich läuft der Vorgang in derselben Weise ab, wenn ein Stoß auf die Endplatte 3 wirkt

Die Stoßaufnahmevorrichtung kann durch gegenseitige Abstimmung der mechanischen Federeinheit und des hydraulischen Dämpfungsteils so eingestellt werden, daß die Gegenkraft der Stoßaufnahmevorrichtung während des Stoßvorganges konstant bleibt. Das ist dann möglich, wenn der mechanische und der hydraulische Teil Charakteristiken haben, wie in F i g. 4 dargestellt. In diesem Diagramm ist auf der Abszisse X der Hub und auf der Ordinate Y die Gegenkraft bei größter Stoßgeschwindigkeit aufgetragen. Die Kurve 25 stellt die Charakteristik des mechanischen und die Kurve 26 diejenige des hydraulischen Teils dar. Die Summe der Ordinaten der Kurven 25 und 26 ist dabei über den ganzen Hub konstant.

Der Drosselstift 17 kann auch anders profiliert sein, wenn sich die Stoßaufnahmevorrichtung anders verhalten soll.

Beim Rückhub des Gehäuses 4 aufgrund der von der mechanischen Federeinheit erzeugten Gegenkraft kann das Hydraulikmittel aus dem Verdrängungsraum B nur durch den Drosselquerschnitt 16 in den Druckraum A gelangen, weil die Rückschlagventile 20 in dieser Phase geschlossen sind. Dadurch wird eine erhebliche Bremswirkung und damit Dämpfung bei geringer Rückhubgeschwindigkeit erzeugt.

Dadurch, daß sich der Kolbenschaft 6 wieder aus dem Verdrängungsraum B zurückzieht, wird durch das Rückschlagventil 12 ein entsprechendes Volumen an Hydraulikmittel in den Druckraum A zurückgefördert, so daß dieser immer ganz mit Hydraulikmittel gefüllt bleibt.

In F i g. 2 und 3 ist ein abgeändertes Ausführungsbei-

spiel dargestellt, bei dem der Drosselstift 21 rohrförmig ausgebildet und ebenfalls an der Endplatte 9 befestigt ist. Der Drosselstift 21 weist auf einem Teil des Umfangs radiale Drosselbohrungen 22 auf, durch die das Hydraulikmittel in die zentrale Bohrung 15 des Kolbenschaftes 6 und in die Kanäle 18 fließt. Im Inneren des Drosselstiftes 21 ist koaxial ein um seine Längsachse drehbares Schieberglied 23 angeordnet, das von außen her über eine Mutter 24 od. dgl. verdreht werden kann. Durch Drehung des Schiebergliedes 23, das mit zwei gegenüberliegenden längsnutartigen Steuerausnehmungen versehen ist, können die Drosselbohrungen 22

gesperrt oder geöffnet werden. Die Dämpfungscha rakteristik der Stoßaufnahmevorrichtung kann somi durch Drehung des Schiebergliedes 23 von außei geändert werden, indem die Drosselbohrungen 2. teilweise oder ganz geschlossen bzw. geöffnet werder Die Längsverteilung der Drosselbohrungen 22 auf den Drosselstift 21 erlaubt die Erzeugung einer Dämpfungs charakteristik in Abhängigkeit vom Hub, während dii Umfangsverteilung der Drosselbohrungen 22 eini Einstellung der Empfindlichkeit durch Verdrehung de Schiebergliedes 23 von außen her gestattet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydromechanische Stoßaufnahmevorrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge zur Aufnahme der besonders beim Kuppeln der Schienenfahrzeuge auftretenden Stoßkräfte, bestehend aus einem eine mechanische Federeinheit, die sich an der einen von zwei an der Stoßaufnahmevorrichtung vorgesehenen Endplatten abstützt, aufweisenden Federteil und einem zu dem Federteil koaxial angeordneten, parallelgeschalteten hydraulischen Dämpfungsteil, der gebildet ist aus einem durch die andere Endplatte der Stoßaufnahmevorrichtung abgeschlossenen, mit Hydraulikmittel gefüllten Zylinder, einem in dem Zylinder verschiebbaren Kolben mit einem Kolbenschaft, der an der an der Federeinheit anliegenden Endplatte befestigt ist, einem koaxial zu dem Kolben angeordneten, an der den Zylinder abschließenden Endplatte befestigten Drosselstift, der mit seinem freien Ende in eine als Sackbohrung ausgebildete zentrale Bohrung des Kolbens unter Freilassen eines Drosselquerschnittes ragt, wobei der Drosselquerschnitt einen Druckraum in dem Zylinder auf der dem Kolbenschaft abgewandten Seite des Kolbens mit einem auf der anderen Seite des Kolbens durch den Raum zwischen dem Kolbenschaft und der Wandung des Zylinders gebildeten Verdrängungsraum verbindet, der durch Kanäle mit der zentralen Bohrung des Kolbens verbunden ist, 'und wobei der Druckraum und der Verdrängungsraum zusätzlich durch mindestens einen mit einem Rückschlagventil versehenen, als Durchbohrung des Kolbens ausgebildeten außermittigen Durchlaß des Kolbens verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein den Zylinder (8) umschließender, als Ausgleichs- bzw. Vorratsraum für das Hydraulikmittel dienender Ringraum (10) vorgesehen ist, daß der Druckraum (A) in dem Zylinder (8) *o mit dem Ringraum (10) unmittelbar durch mindestens zwei jeweils mit einem Rückschlagventil (12 bzw. 14) versehene Kanäle (11 und 13) verbindbar ist, wobei das eine Rückschlagventil (12) zu dem Druckraum (a)und das andere Rückschlagventil (14) zu dem Ringraum (10) hin öffnet, und daß die den außermittigen Durchbohrungen (19) des Kolbens (7) zugeordneten Rückschlagventile (20) in an sich bekannter Weise zu dem Verdrängungsraum (B) hin öffnen.

2. Stoßaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Drosselstift (21) als Rohr mit radialen Drosselbohrungen (22) und einem in diesem verstellbaren Schieberglied (23) zum Steuern des Öffnungsquerschnitts der Drosselbohrungen (22) ausgebildet ist und daß das um seine Längsachse verdrehbare, massiv ausgebildete Schieberglied (23) mit zwei gegenüberliegenden längsnutartigen Steuerausnehmungen versehen ist, die bis zum freien Ende des Drosselstiftes (21) durchlaufen.