DE7036033U - Energie absorbierender stossdaempfer, insbesondere hydraulischer puffer fuer schienenfahrzeuge. - Google Patents

Description

Patentanwalt
1 Berlin 33, litissuaße 7

OLEO ΙΝΉΞΕΝΑΪΙΟϋΑΙ, HOLDINGS LIMITED Blackdown, Leamington Spa, Warwickshire, England

Energie absorbierender Stossdämpfer, insbesondere hydraulischer Puffer für Schienenfahrzeuge

Die Neuerung betrifft einen Energie absorbierenden Stossdämpfer und insbesondere einen hydraulischen Puffer für Schienenfahrzeuge, wie er slar .anwendung gelangt,, wenn die Ünetisehe Energie eines sich "bewegenden Fahrzeugs absorbiert werden soll, wenn dieses mit einem feststehenden Pufferanschlag oder eines anderen Fahrzeug zusammenstösst, welches srfcillstehit oder sich, langsamer bewegt und andererseits dazu dient, während der Belativbewegungen aneinander angekuppelter Fahrzeuge Energie zu absorbieren.

Derartige Puffer und ähnliche Energie absorbierende Vorrichtungen sind ia folgenden mit nsfasst, wenn allgemein von Puffern die Bede

Der hydraulische Puffer nach der Säuerung "besteht im wesentlichen aus einer Einheit:, die einen Kolben und einen Zylinder umfasst, bei welcher der Kolben in den Zylinder

hineingedrüekt wird, wenn eine Last auf den Puffer zur Einwirkung kommt. Durch die Kolbenbewegung wird hydraulische Flüssigkeit aus einer Kompressionskammer in eine Vorratskammer durch Strömungsbegrenzende Mittel verdrängt, um der Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder eine dynamische Rückfederkraft entgegenzustellen, und ausserdem sind nachgiebige Hilfsmittel, beispielsweise eine mechanische Feder oder eine eingeschlossene Menge komprimierter Luft cder komprimierten Gases, vorgesehen, die eine Rüekfedex·— kraft entwickeln, die sich der Einwärtsbewegung des Kolbens in dem Zylinder entgegensetzt.

Bei den meisten bisher bekanntgewordenen hydraulischen Puffern dieser Art haben die stromungsbegrenzenden Mittel der Flüssigkeitsströmung keinen wesentlichen Widerstand entgegengesetzt, wenn die Geschwindigkeit der Einwärtsbewegung des Kolbens relativ zu dem Zylinder sehr klein. war, so dass der Widerstand gegen die Kolbenbewegung fast ganz von dem Rücklauffeder-Mechanismus geliefert wurde; wenn diese Rücklaufkraft, die auf solche Weise erzeugt wurde, so beschaffen war, dass eine nicht allzu grosse Rückführ kr aJTt erzeugt wurde, dann führte die Verwendung solcher Puffer bei Güterzügen, insbesondere solchen, die in erster Linie von der Bremskraft einer Lokomotive an der Spitze des Zuges abhingen, dazu, dass ein übermässig starkes Auffahren der Wagen aufeinander oder sehr starke Beschädigungen der Kupplungen auftraten. Man kann diese Gegebenheiten nicht dadurch verbesser, dass man die Rückführkraft verstärkt, weil man ja gerade eine kleine Rückführkraft benötigt, um Beschädigungen der Kupplungen durch Relssen zu vermeiden, die dann auftreten, wenn die einzelnen Wagen ineinanderfahren.

Um das Ineinanderfahren von Schienenfahrzeugen und das

I #· ■ I

— 3 —

nachfolgende Reissen del¹ Kupplungein zu vermeiden oder doch wesentlich einzuschränken, ist es erwünscht, die Widerstands kraft gegen eine Einwärtsbewegung des Pufferkorbens selbst bei sehr kleinen Geschwindigkeiten der Relativbewegung des Eolbens zu dem Zylinder über die Stärke der Widerstandskraft hinaus zu erhöhen, die normalerweise von dem Federmittel abgegeben wird. In der deutschen Patentschrift Nr »

(deutsche Patentanmeldung P 14 05 653o2) ist ein hydraulisch s.ixge.i.Gvi.sr«sr j. «j.-i.er j.ut

dargestellt, bei welchem in dem hydraulisch beaufschlagten Pufferraum ein Ventil vorgesehen ist, welches während der Eintauchbewegung des Pufferstössels in die Pufferhülse bis zur Erreichung eines bestimmten Pressdrucks geschlossen bleibt und dann den Durchfluss der Dämpfungsflüssigkeit bei geregeltem Druck gestattet.

Dieses Ventil umfasst einen Teil mit relativ kleinem Bereich, auf welchen der Druck in der Kompressionskammer in der Öffnungsrichtung des Ventils einwirkt, und einen sehr viel grösseren Bereich, auf welchen der Druck in der Vorratskammer, dez¹ seinerseits von der von dem Federmedium ausgeübten Kraft abhängig ist, im Sinne der Schliessung des Ventils einwirkt, so dass das Ventil sich öffnen kann und Flüssigkeit aus der Kompressionskammer in die Vorratskammer nur dann durchströmen lässt, wenn der Druck in der erstgenannten Kammer wesentlich grosser ist als der Druck in der an zweiter Stelle genannten Kammer.

Häufig ist es erwünscht, dass anfänglich eine gewisse Kolben— bewegung gegen eine relativ kleine Widerstandskraft zugelassen, wird, bevor die hohe Widerstandskraft aufgewendet wird. Für diesen Fall wird in der oben genannten deutschen Patentschrift eine Umgehungsleitung für das Drosselventil vorgeschlagen, die während des Zurücklegens einer bestimmten Weglänge des in dxe Puff erirolse eintauchenden Pufferstössels

geöffnet ist, und das Drosselventil wird dann erst nach Zurücklegen dieser Keglänge wirksam. Eine solche Umgehungsleitung führt zu einer Verwicklung der Konstruktion des Puffers und zu einer Erhöhung seiner Herstellungskosten.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, das Wirksamwerden des Maximalwertes der Widerstandskraft solange zu verzögern, "bis eine gewisse Relativbewegung des Pufferkolbens in das Innere des Zylinders erfolgt ist«.

Der hydraulische Puffer nach der Neuerung ist gekennzeichnet durch einen Zylinder, einen Kolben, der in dem Zylinder hin und her "bewegbar ist und beim Eindringen in den Zylinder im Sinne einer Verschiebung des hydraulischen Mediums aus einer Kompressionskammer in dem Zylinder in eine Vorratskammer, in welcher das hydraulische Medium einem Druck ausgesetzt wird, den ein nachgiebiges Federmittel ausübt, ein Ventil, welches die Strömung des hydraulischen Mediums aus der Kompressionskammer in die Vorratskammer regelt und einen Ventilteil mit einem verhältnismässig kleinen Bereich aufweist, welcher dem hydraulischen Medium in der Kompressionskammer ausgesetzt ist und auf welchen der Druck in der Kompressionskammer im Sinne einer Verschiebung des Ventils in die geöffnete Stellung einwirkt sowie mit einem verhältnismässig grösseren Bereich, welcher dem hydraulischen Medium in der Vorratskammer ausgesetzt ist und auf welchen der Druck in der Vorratskammer im Sinne einer Verstellung des Ventils in eine geschlossene Stellung einwirkt, und ferner gekennzeichnet durch Hilfsmittel, die in allen Zeitpunkten eine praktisch konstante Kraft ausüben, die auf das Ventil im Sinne seiner Öffnung einwirkt, derart, dass das Verhältnis dieser Kraft zu der Kraft für die Schliessung des Ventils abnimmt, wenn der Druck in der Vorratskammer zunimmt.

Die Mittel zur Ausübung einer praktisch konstanten Kraft auf

das Ventil im Sinne seiner Öffnung kann entweder aus einer eingeschlossenen Menge Gas oder auch in einer me cha τη sehen !Federkraft "bestehen, also "beispielsweise in einer oder mehreren Druckfedern, oder auch aus einem Stapel von sogenannten Belleville-Unterlegscheiben "bestehen.

Vorzugsweise wirkt das Ventil mit einem Sitz in einem Durchlass zusammen, der sich durch die A"bschlusswand des Kolbens hindurch erstreckt und die Kompressionskammes- mit der Vorratskammer verbindet * wobei ein ringförmiger Kolben» der aaf dem Ventil angeordnet ist» in einer ringförmigen Ausnehmung gleiten kann, welche diesen Durchlass umgibt, und die Mittel, welche die praktisch konstante Kraft auf das Ventil ausüben, sich in dieser Ausnehmung "befinden·

In dem nun folgenden Beschreibungsteil sollen einige Ausführungsformen des hydraulischen Puffers nach der Neuerung unter Bezugnahme auf die Zeichnung "beispielsweise im einzelnen näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist:

i?ig. i die Ansicht eines Längsschnitts durch eine Ausführungsfora des hydraulischen Puffers nach der Heuerung und

7ig. 2 und 3 jeweils die Ansicht eines Teilschnitts durch abgeänderte Aosführungsformen von Einzelheiten des neuen hydraulischen Puffers.

Vorausgeschickt sei, dass der hydraulische Puffer nach der Neuerung an deza einen Ende eines Pufferstössels eines Schienenfahrzeugs "befestigt sein kann und einen Pufferkopf aufweisen kann, der an seinen anderen Snde befestigt ist, er kann aber aticfct in ä&n kupplungen untergebracht sein*

mit deren Hilfe die einzelnen Fahrzeuge aneinander angelnipp elt sind.

Wie Fig. 1 der Zeichnung erkennen lässt, "besteht der hydraulische Puffer nach, der !Teuerung im wesentlichen aus einem Zylinder 10, der an seinem einen Ende durch die Abschlusswand 11 verschlossen ist. In diesem Zylinder ist ein Hohlkolben 12 hin und her beweglich angeordnet, der an dem einen Ende 1$ abgeschlossen ist und mit diesem Ende aus dem Zylinder 10 herausragt« An seinem entgegengesetzten Ende "besitzt der Hohlkolben innerhalb des Zylinders eine Endplatte 14, die in der Mitte eine Öffnung 15 aufweist, um eine Ausnehmung entstehen zu lassen, die mit einem profilierten Stift 16 zusammenwirken kann, de-r dadurch an der Zylinderabschlusswand 11 befestigt ist, dass er in eine Gewindebohrung 17 in dieser Abschlusswand hineingeschraubt ist» Auf dem Kolben 12 sind an sich bekannte Dichtungsringe 18 und 19 angeordnet, die dazu dienen, eine flüssigkeitsdichte Gleitverbindung mit der Zylinderwand herzustellen; ausserdem sind Lagerbuchsen 21 und 22 auf dem Kolben angeordnet, die an der Zylinderwand gleiten» Die Auswärtsbewegung des Kolbens 12 relativ za dem Zylinder ist durch einen Anschlagring 23 begrenzt, der in dem offenen Ende des Zylinders durch einen Sprengring 24 festgehalten ist, der in einer Nut in der Zylinderwandung liegt; der Anschlagring 23 wirkt mit einer Schrägschulter 25 an dem Kolben 12 zusammen.

Ein frei beweglicher Kolben 26 teilt das Innere des Kolbens 12 in eine Luftkammer 27 und in eine Vorratskammer 28 für das hydraulische Medium» Eine Kompressionskammer 29 für das hydraulische Medium ist begrenzt von der Abschlusswand des Zylinders 10 und der Endplatte 14 des Kolbens 12.

Ein Ventil ist als Ganzes mit 31 bezeichnet. Es wird von

der Endplatte 14 gehalten und liegt in Eeilie mit der Ausnehmung 15 zwischen der Kompressionskammer 29 und der Vorratskammer 28; es soll im folgenden noch näher "beschrieben werden.

Die Endplatte 14 "besteht mit der Zylinderwandung 32 aus einem Stück und ragt in die Vorratskammer 28 hinein. Die Wandung 32 begrenzt mit einer Flanschhülse 33, deren Plansch beispielsweise mit Hilfe von Schraubenbolzen 34 an der Endplatte 14 "befestigt ist, einen Eingraum 35* wobei die j-iuxurLLug ad xxLUi.B>e >> cxueu x/uj-wi-i-iöLöö 1/üu.e w j au lifxwiieii hinein die Ausnehmung 15 sich öffnet. Ein Ventilteil 36 umfasst einen ringförmigen Kolbenteil 37» der in deÄ Singraum 35 iiin und her "beweglich ist und Dichtungsringe 38» trägt, die an der Wandung des Ringraums anliegen; ein innenliegender Flansch 41 an dem ringförmigen Kolbenteil und ein röhrenförmiger Teil 42, der durch die von dem Flansch 41 begrenzte Öffnung hindurchgeht und an demjenigen Ende verschlossen ist, welches von dem Kolbenteil 37 abgewendet ist, hat an seinem anderen Ende eine äussere konische Sitzfläche 43, die mit einem Sitz 44 an der Hülse 33 zusammenwirkt. Durchlässe 45 in dem Flansch 41 stellen die Verbindung eines Ringraums 46 zwischen dem Kolbenteil und der Sitzfläche 43 mit der Vorratskammer 28 her» Die Auswärtsbewegung des Ventilteils 36 in der Ausnehmung 35 ist durch einen Anschlagring 47 begrenzt.

Wie man ohne weiteres sieht, ist bei geschlossenem Ventil 3Ί nur ein relativ kleiner Bereich des Ventilteils 36 bei kreisiinienförmigem Eingriff der Sitzfläche 43 mit dem Sitz 44 einem Flüssigkeitsdruck in der Kompressionskammer ausgesetzt, während ein erheblich grösserer Bereich des Ventilteils dem Flüssigkeitsdriick. In der Vorratskammer ausgesetzt ist.

Ein Einlassventil 48, weiches "beispielsweise in der dargestellten Art in der Endplatte 14 angeordnet ist, ermöglicht den Zutritt von Luft oder Gas in den Ringraum 35, während ein Rückschlagventil 49, weiches ebenfalls :ln dieser Endplatte untergebracht ist, den Zustrom von Flüssigkeit aus der Vorratskammer 28 in die Eespressiosskaamer 29 hinein ermöglicht. Ein weiteres Einlassventil 51 dient der Zufuhr von Luft oder Gas in die Luftkamaer 27·

Beim Zusammenbau des hydraulischen Puffers nach der Heuerung wird vor dem Einsetzen des Kolbens 12 in dem Zylinder 10 Luft oder Gas in den Sisgraus 55 eingefüll*^ us eines vorher festgelegten Brück in diesem Raum einzustellen. Hierauf wird der Kolben in den Zylinder eingesetzt; und die erforderliche Ölmenge in die Kompressionskammer 29 und durch die Bohrung in den Ölvorratsbehälter 28 eingeleitet· Der profilierte Stift 16, der als Meßstift dient, wird dann in der vorgesehenen Stellung eingeschraubt und hierauf wird Luft? oder Gas in die Kammer 27 eingeleitet, um in dieser Kammer· den gewünschten Überdruck herzustellen. Bevor der Puffer satt Luft gefüllt wird, muss sich der frei bewegliche Solben in der richtigen Stellung befinden und es muss sichergestellt aein, dass die gesamte Luft aus der Vorratskainner und der Kompressionskammer 29 herausgespült ist.

Unter der Voraussetzung, dass der Druck in dem Singräuia gleich dem Anfangsdruck in der Kammer 27 ist, stelle das Ventil 31 während des Betriebs des Puffers dem Obergang von Flüssigkeit aus der Kompressionskammer 29 in. die Vorratskammer 28 während der Anfangsbewegung des Kolbens 12 in den Zylinder 10 hinein keinen merklichen Widerstand entgegen und bei zu langsamer Bewegung einer Strömung durch die Ausnehmung 15 hindurch wird eine Widerstandskraft nur durch die Kompression von Luft oder Gas in der Kassier 27 erzeugt, die in diesem Fall das Rxickfedermedium darstelifc.

Bewegt sielt der Kolben andererseits nach innen, dann nimmt der Luft- oder Gasdruck in der Kammer 27 und äamit der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 28 zu, während der Druck der Luft oder des Gases in dem Ringraum 35 praktisch konstant bleibt.

Die Gesamtöffnungskraft, die auf den Ventilteil 36 einwirkt und sich aus dem Druck in der Kompressionskammer 29 ergibt» der auf den dem Druck ausgesetzten Bereich des Ventilteils einwirkt, welcher seinerseits durch den Sitz 44 und den Druck in der Kammer 35 festgehalten wird, der seinerseits auf den ringförmigen Koibenteil 37 einwirkt, steigt mit einer kleineren Geschwindigkeit an als die Schliesskraft infolge der Zunahme des Druckes des Eückfedermediums ansteigt. Die Gegenkraft , die einer Einwärtsbewegung des Kolbens entgegenwirkt, ist also nicht dem Druck des Eückfedermediums in irgendeinem Augenblick direkt proportional, wie dies der Fall wäre, wenn die Öffnungskraft, die auf das Ventil einwirkt, nur durch den "Überdruck in der Kompressionskammer 29 hervorgerufen würde, sondern steigt kontinuierlich in Abhängigkeit von dem Druck des Rückfederuediums bei einer solchen Einwärtsbewegung an.

Bei einer anschli essenden Auswärtsbewegung des Kolbens fliesst strömendes Medium durch das Rückschlagventil 4-9.

Ist der Druck in dem Ringraum 35 kleiner als der Anfangs-

drxici des Bückfedermediums, dann sind die Arbeitsvorgänge I

die gleichen, wie soeben beschrieben, aber es wirkt eine j

anfängliche resultierende Sehliesskraft auf den Ventilteil 36 j

ein, die sicherstellt, dass selbst während der anfänglichen, i

Arbeitsstufen der langsamen Einwärtsbewegung die Gegenkraft j

grosser ist als diejenige, die sich aus der direkten Wirkung j

des BücJkxedermediums ergeben würde. i

7038033-7.171

Der profilierte Stift 16 bewirkt in der üblichen Weise eine j zunehmende Einengung der Öffnung 15 bei einer Einwärtsbewegiang des Kolbens.

Der praktisch konstante öffnungsdruck auf den Ventilteil des Ventils 31 kann ganz- oder teilweise durch mechanische Federn,beispielsweise eine Wendeldruckfeder oder einen Stapel von: Belleville-Unterlegscheiben, erzeugt werden.

Beispiele für mechanische Federn zur Schaffung des praktisch konstanten Öffnungsdruckes sind in den Figuren 2 und 3 der Zeichnung dargestellt.

In Fig. 2 weist der ringförmige EoIbenteil 37 des Ventilteils 36» der zwischen der ringförmigen Wandung 32 und der Hülse 33 vorhanden ist, eine Anzahl zylindrischer Ausnehmungen auf, von denen eine bei 53 dargestellt ist. Wendeiförmige Druckfedern ¹JjA- greifen in diese Ausnehmungen zwischen dem ringförmigen EoIbenteil 37 und der Endwand des Ringraums 35 hinein, der seinerseits durch den Flansch der Hülse 33 begrenzt ist, um auf diese Weise einen praktisch konstanten öffnungsdruck auf diesen Kolbenteil auszuüben» Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist dieser ringförmige Kolbenteil 37 eine ebene Endfläche 55 auf, und ein Stapel von Belleville-Unterlegscheiben 56 ist zwischen die Endfläche 55 und die Endwand der Ausnehmung eingelegt, um einen praktisch konstanten öffnungsdruck zu erzeugen. Bei den beiden Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 ist der Ringraum 35 fest abgedichtet und so angeordnet, dass er nach dem Zusammenbau des Puffers praktisch unter Atmos— phärenäruck steht.

Das Einlassventil 48 kann beispielsweise auch, durch, einen, einfachen Abschlußstöpsel ersetzt sein, so dass laift aas dem Ringraum 35 herauskommen kann, wenn der ringförmige

Kolbenteil 57 in cLen Ringraum eingesetzt worden ist; der Eingraum kann im Anschluss daran verschlossen werden. Wahlweise kann auch keinerlei Einrichtung für das Entweichen von Luft aus dem Ringraum 35 vorgesehen sein, wobei dann eingeschlossene und während d6r Montage komprimierte Luft nicht ausreicht, den Öffnungsdruck auf den Ventilteil merklich zu beeinträchtigen.

Benutz an sprüclie

Claims (6)

1. Energie absorbierender Stossdampfer_a insbesondere hy— draulisciier Puffer fSr Schienenfahrzeuge, gekennzeichnet durch, einen Zylinder (10), einen Solben (12), der in dem Zylinder (10) "Ητ-η und lier bewegbar isi; und beim Bin— dringen in den Zylinder ini Sinne einer Verschiebung des hydraulischen Mediums ras einer Xompressionskanimer(29) in dem Zylinder in eine Vorratskazmner (28), in welcner das hydraulische Medium einem Druck ausgesetzt wird, deo. ein nachgiebiges ite&ermlttel ausübt ein Ventil (3"I)₅ Trelch.es die Strömung des hydratilisciien Mediiams aus der Kompressionskammer in die Vorratskammer (28) regelt und einen Ventilfceil (36) mii; einem veriiäl-cnisaässig kleinen Bereich, aufweist^ welcher dem hydraulischen. Medium in der Kompressionskammer ausgesetzt ist und auf welchen der Druck in der Kompressionskamaer im Sinne einer Verschiebung des Ventils in die geöffnete Stellung einwirkt, sow^.e mit einem verhältnismässig grösseren Bereich, welcher dem hydraulischen Medium in der Vorratskammer (28) ausgesetzt ist und auf welchen der Druck in der Vorrat skimmer im Sinne einer Verstellung des Ventils in die geschlossene Stellung einwirkt, und ferner gekennzeichnet durch Hilfsmittel, die in allen Zeitpunkten eine praktisch konstante Kraft ausüben, die auf das Ventil im Sinne seiner Öffnung einwirkt, derar^, dass das Verhältnis dieser Kraft zu der Kraft für die Schliessung des Ventils (31) abnimmt, wenn der Druck in der Vorratskammer (28) zunimmt.

2. Stossdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsmittel zur Ausübung einer praktisch konstanten Kraft auf den Ventilteil (36) im Sinne seiner Öffnung aus einer eingeschlossenen Menge eines komprimierten Gases besteht.

3· Stossdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hi3.f smittel zur Ausübung eis.er praktisch konstanten Kraft auf den Tentilteil (36) im Sinne seiner Öffnung aus einer mechanischen Federkraft "besteht.

4-, Stossdämpfer nach einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (31) mit einem Sitz in einem Durchlass (15) zusammenwirkt, der sich durch die Endplatte (14·) des Korbens (12) hindurch erstreckt und die Kompressionskamme';. (29) mit der Torratskaamer (28) verbindet * wobei ein ringförmiger Kolben (37)* der auf dem Ventilteil (33) angeordnet ist, in einem Ringraum (35) gleiten kann, welcher diesen Durchlass umgibt, und die Mittel) welche die praktisch konstante Kraft auf das 'Ventil s.usüben, sich in diesem Ringraum befinden.

5· Stossdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass ein frei beweglicher Kolben (26) das Innere des Kolbens (12) in eine Luftkammer (27) und in die Torratskammer (28) für das hydraulische Medium teilt und die Kompressionskammer (29) I für das hydraulische Medium von der Abschlusswand (11) des Zylinders (iO)und der Endplatte (14-) des Kolbens (12) begrenzt ist.

6. Stossdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ringförmigen Eolbenteil (37) und der Endwand des Ringraums (35) wendeiförmige Druckfedern (5²O angeordnet sind,, die in Ausnehmungen (53) in dem ringförmigen Kolbenteil (37) eingreifen.

Stossdämpfer nach einem der Ansprüche ί "bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Kolbenteil (37) eine ebene Endfläche (55) aufweist und jeweils ein Stapel von Belleville-Unterlegscheiben (56) zwischen je eine Endfläche (55) und die EnöÜwand je einer Ausnehmung (53) eingelegt ist.