PL128753B1 - Shock absorber in particular for railway bumpers - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 1985.09.30 Twórcawynalazbf; Michel Domer Uprawniony z patentu: Hutchinson-Mapa, Paryz (Francja) ¦/- Amprtyzator uderzen, zwlaszcza zderzaków kolejowych Przedmioterp wynalazku jest amortyzator uderzen, zwlaszcza zderzaków kolejowych, zawie¬ rajacy dwa otaczajace sie wzajemnie stosy elementów metalowych i elementów sprezystych umie¬ szczonych na przemian, w których pierwsze podtrzymuja drugie.Celem wjjhalazku jest wykonanie amortyzatora, który jednoczesnie mialby dobra czulosc i sprezystosc dli uderzen o niewielkiej sile i mialby duza pojemnosc magazynowania energii przy znacznych uderzeniach, oraz umozliwialby szczególnie prosty montaz.Cel tert osiagnieto przez wykonania amortyzatora uderzen typu wymienionego na wstepie, w którym zgodnie z wynalazkiem elementy sprezyste kazdego stosu sa podtrzymywane przez ele¬ menty metalowe drugiego stosu, przy czym elementy sprezyste dwóch stosów sa utworzone odpowiednio z elastomerów majacych rózne charakterystyki odksztalcenia i amortyzacji.W korzystnym przykladzie wykonania elementy sprezyste jednego stosu maja stopien tlumie¬ nia mniejszy od 10% a elementy sprezyste drugiego stosu maja stopien tlumienia wiekszy od 10%.Stos zawierajacy elementy sprezyste o wyzszym stopniu tlumienia jest usytuowany na zewnatrz drugiego stosu elementów sprezystych.Stos elementów sprezystych o mniejszym stopniu tlumienia jest lekko wstepnie sprezony.Elementy sprezyste o mniejszyfti stopniu tlumienia majace strefy stykajace sie z metalowymi podkladkami umieszczonymi miedzy elementami sprezystymi, w stanie spoczynku amortyzatora, sa waskie i wypukle.Niektóre elementy sprezyste maja ksztalt sprezystego pierscienia pracujacego na wyboczenie po scisnieciu osiowym.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zderzak kolejowy wedlug wynalazku, w przekroju podluznym, fig. 2 — wykres dzialania zderzaka, fig. 3 — pierscienie stanowiace czesc zderzaka, w przekroju podluznym.Zderzak zawiera pierwszy stos pierscieni 1 zmontowanych na równoleglych tarczach metalo¬ wych 2, oddalonych osiowo wzgledem siebie, miedzy którymi sa umieszczone podkladki metalowe 3, przy czym tarcze i podkladki sa zmontowane przesuwnie na centralnym trzpieniu 4.Ten trzpien 4 ma na jednym koncu leb 5 a jego drugi koniec jest nagwintowany i jest na niego wkrecona nakretka 6 zapewniajaca oddalenie osiowe róznych, kolejnych elementów 1 i 3 stosu ewentualnie lekko wstepnie scisnietych.2 128 753 Ponadto zderzak zawiera drugi stos pierscieni 7 otaczajacy stos pierwszych pierscieni, zmonto¬ wanych na strefach obwodowych okraglych podkladek 3.Kazda z tarcz 2 jest przedluzona promieniowo w kierunku na zewnatrz pierscienia 1, który podtrzymuje obwodowy wieniec 8 umieszczony osiowo miedzy dwoma kolejnymi pierscieniami 7.Pierscienie 1 pierwszego stosu sa utworzone ze sprezystego materialu elastomerowego o dobrej odksztalcalnosci i zawierajacego niewielki stopien tlumienia T w kierunku okreslonym ponizej.Ten stopien Tjest korzystnie nizszy od 10%. Takimmaterialem jak na przyklad kauczuk naturalny.Przez stopien tlumienia T materialu elastomerowego rozumie sie stosunek miedzy energia pochlaniana przez blok tego materialu wówczas, gdy jest on kolejno sprezany az w poblize jego maksymalnego scisniecia, a nastepnie uwalniany do polozenia, w którym przyjmie ksztalt poczat¬ kowy, oraz energia zmagazynowana w tym bloku podczas cyklu sprezanie — rozprezanie. Ten stopien T moze byc wyznaczony z krzywej histerezy przedstawiajacej rozwazane odksztalcenie. Na fig. 2 przedstawiono taka krzywa, dla której osie odcietych oznaczaja odksztalcenia x a osie rzednych sile f, której odpowiadaja te odksztalcenia. Odcinek C odpowiada scisnieciu bloku materialu elastomerowego a odcinek C kolejnemu jego rozszerzaniu.Jezeli powierzchnie calkowita zawarta miedzy odcinkiem C i osia odcietych oznaczy sie przez S, a powierzchnie w ksztalcie sierpu zawarta miedzy dwoma odcinkami C i C oznaczy sie przez S', to stopien tlumienia T jest równy stosunkowi miedzy powierzchniami S' i S.Strefy stykowe 9 miedzy pierscieniami 1 i podkladkami 3 umieszczonymi osiowo miedzy tymi pierscieniami, sa waskie i wypukle tak, ze pokonanie uderzen przez amortyzator zaczyna sie przez odksztalcanie tych stref w sposób stopniowy rozszerzajac te strefy.Tentyp stopniowego odksztal¬ cania sprezystego daje amortyzatorowi duza sprezystosc i dobra czulosc niewielkich uderzen.Pierscienie 7 drugiego stosu sa utworzone z materialu mniej odksztalcalnego niz material poprzedni, ale maja stopien tlumienia T wyzszy, korzystnie wyzszy od 10%, a to pozwala im na magazynowanie duzej ilosci energii podczas pochlaniania znacznych uderzen. Takimmaterialem jest na przyklad kauczuk butylowy.W przedstawionym przykladzie wykonania w polozeniu spoczynkowym amortyzatora istnieje odstep osiowy j miedzy kazdym pierscieniem 7 i kazdym wiencem 8.W wyniku te pierscienie 7 nie pracuja podczas niewielkich uderzen. Zaczynaja one dzialac jedynie wówczas, gdy odksztalcenie osiowe pierscieni 1 stalo sie dostateczne do calkowitego usuniecia od odstepu j, ale poczawszy od tej chwili wszystkie pierscienie 7 zaczynaja natychmiast dzialac. Powierzchnie pierscieniowe 10 styku tych pierscieni, stykajace sie zposrednimi wiencami 8 przed usunieciem odstepu j, sa korzystnie plaskie tak, ze wszystkie pierscienie od poczatku ich dociskania sa sciskane osiowo.Montaz róznych pierscieni 1 i 7 na ich tarczach 2 i podkladkach 3 jest korzystnie dokonany przez bezposrednie utworzenie tych pierscieni przez odlewanie i wulkanizowanie na tych elementach.To formowanie jest zapewnione tak, ze pierscienie umieszcza sie osiowo z obydwu stron ich tarczy nosnej, przy czym polaczenie miedzy dwiema czesciami pierscieniowymi odpowiednio na dwóch powierzchniach tego samego dysku sa zapewnione przez otwory 11,12 usytuowane kolowo na kazdej tarczy.W korzystnym przykladzie wykonania, plaszczyzna srodkowa tarczy nosnej kazdego pierscie¬ nia stanowi plaszczyzne symetrii tego pierscienia, a otwory 11,12 umozliwiajace polaczenie w jeden blok dwóch polówek tego pierscienia, sa usytuowane w srodku grubosci promieniowej tego pierscienia na poziomie tarczy.Ponadto grubosc promieniowa kazdego pierscienia zmniejsza sie stopniowo w miare oddala¬ nia sie od jego tarczy nosnej.Elementy metalowe 2,8 i 3 sa korzystnie utworzone przez identyczne plyty ale zaopatrzone w otwory usytuowane blizej osi w pierwszym przypadku otworu 11 niz w drugim przypadku otworu 12.Ostatecznie wiec mozna uwazac amortyzator jako utworzony przez nakladanie na przemian krazków dwóch typów, a mianowicie identycznych tarcz zaopatrzonych na przemian: pierwsze tarcze 2 w pierscien 1 odpowiednio odksztalcalny posiadajacy niewielka, srednia srednice, stosun-128753 3 kowo niewielki wymiar promieniowy i stosunkowo znaczna dlugosc, zas drugie, to znaczy pod¬ kladka okragla 3, w pierscien 7 o duzym stopniu tlumienia, posiadajacy wieksza srednia srednice niz poprzedni, wiekszy wymiar promieniowy niz poprzedni i osiowo krótszy od poprzedniego.Fakt, ze kazdy z dwóch typów omawianych elastomerów dotyczy wylacznie jednego z typów rolek umozliwia bardzo proste wytwarzanie amortyzatora za pomoca dwóch róznych form. Te dwie formy umozliwiaja odlewanie pierscieni elastomerowych 1, 7 o dwóch typach rózniacych sie ksztaltem i wlasnosciami na identycznych tarczach ale majacych róznie usytuowane otwory, stosujac sposób odlewania, w którym mozna stosowac temperatury i cisnienia.Montaz amortyzatora jest w wyniku bardzo latwy przez nalozenie na przemian rolek dwóch typów otrzymanych oddzielnie.Na koncach stosu sa umieszczone korzystnie tarcze, na których wystaja tylko polówki pierscieni w kierunku innych pierscieni tej konstrukcji. Te polówki pierscieni moga byc jednym z dwóch opisanych powyzej typów tak, ze konstrukcja jest zakonczona osiowo przez dwie sztywne tarcze.Jedna z tych tarcz koncowych 30 usytuowana na prawym koncu amortyzatora przedstawiona na fig. 1 moze byc osadzona na ramie 13 pochlaniajacej uderzenia, podczas gdy tarcza 20 umie¬ szczona na przeciwnym koncu tej konstrukcji jest przykryta przez wydrazony kolpak 14 przyjmu¬ jacy te uderzenia, przy czym leb 5 trzpienia 4 jest przymocowany do tarczy 20, podczas gdy nagwintowany koniec trzpienia zaopatrzony w nakretke 6 moze przemieszczac sie swobodnie we wnetrzu ramy 13.Dzialanie wyzej opisanego amortyzatora jest nastepujace. Przylozenie uderzenia oznaczone strzalka F na kolpak 14 powoduje najpierw sprezyste odksztalcenie czulych wierzcholków pierscie¬ niowych pierscienia 1 az do skasowania odstepu osiowego j, a nastepnie stopniowe zgniecenie osiowe pierscieni 7 dodajace sie do odksztalcenia pierscieni 1 jesli rozwazane uderzenie jest dostatecznie duze.Po wchlonieciu uderzenia przez zespól amortyzatora, rozprezenie sprezyste róznych pierscieni doprowadza zespól w jego polozenie poczatkowe dzieki wyzwoleniu w kierunku przeciwnym energii zmagazynowanej podczas ruchu spowodowanego uderzeniem.W wyniku niezaleznie od sposobu wykonania rozwiazania dysponuje sie amortyzatorem, którego budowa, dzialanie i zalety, a zwlaszcza dobra czulosc na niewielkie uderzenia, duza zdolnosc pochlaniania energii przy znacznych uderzeniach oraz prostota wytwarzania i montazu sa szczególnie korzystne.Wynalazek nie ogranicza sie tylko do opisanych przykladów wykonania, które sa szczególnie korzystne, ale obejmuje równiez inne równowazne rozwiazania.Pierscien 1 stosu centralnego moze byc zastapiony przez bloki sprezyste nie posiadajace centralnych otworów, a rózne tarcze 2 i 3 moga równiez nie miec centralnych otworów.Zarys zewnetrzny elementów sprezystych lub metalowych moze byc inny niz kolowy, na przyklad prostokatny.Wzajemne prowadzenie róznych nalozonych na siebie krazków moze byc zapewnione przez inne srodki niz centralny trzpien, na przyklad za pomoca sztywnej zewnetrznej tulei lub ewentual¬ nie za pomoca kilku równoleglych pretów.Niektóre z pierscieni 1 i 7 moga miec ksztalt inny od ksztaltu opisanego w nawiazaniu do fig. 1.Takim ksztaltem moze byc ksztalt osiowo niesymetryczny w stosunku do nosnego elementu metalowego lub nawet ksztalt odcinka rurowego pracujacy na wyboczenie taki jak sprezysty pierscien 15 przedstawiony na fig. 3 nalozony na obwód podkladki 3 zaopatrzonej w otwór 12 typu opisanego poprzednio.Co najmniej jedna z czolowych powierzchni pierscieniowych 10 pierscieni 7 stykajaca sie z wiencem 8 moze nie byc plaska ale nieco pofaldowana na obwodzie tak, zeby sciskanie pierscienia nastepowalo stopniowo i zeby krzywa odpowiadajaca ugieciu amortyzatora w funkcji sily osiowej byla ciagla.Ponadto liczba stosów wspólsrodkowych elementów sprezystych o róznych stopniach tlumie¬ nia moze byc wieksza od dwóch.4 128 753 Za s t rzezenia patentowe 1. Amortyzator uderzen, zwlaszcza zderzaków kolejowych, zawierajacy dwa otaczajace sie wzajemnie stosy elementów metalowych i elementów sprezystych umieszczonych na przemian, w których pierwsze podtrzymuja drugie, znamienny tym, ze elementy sprezyste (1,7) kazdego stosu sa podtrzymywane przez elementy metalowe (8,3) drugiego stosu, przy czym elementy sprezyste (1,7) dwóch stosów sa utworzone odpowiednio z elastomerów majacych rózne charakterystyki odksztal¬ cenia i amortyzacji. 2. Amortyzator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elementy sprezyste (1) jednego stosu maja stopien tlumienia T mniejszy od 10% a elementy sprezyste (7) drugiego stosu maja stopien tlumienia T wiekszy od 10%. 3. Amortyzator wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze stos zawierajacy elementy sprezyste (7) o wyzszym stopniu tlumienia T jest usytuowany na zewnatrz drugiego stosu elementów sprezystych (1). 4. Amortyzator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stos elementów sprezystych (1) o mniej¬ szym stopniu tlumienia T jest lekko wstepnie sprezony. 5. Amortyzator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze elementy sprezyste (1) o mniejszym stopniu tlumienia T majace strefy (9) stykajace sie z metalowymi podkladkami (3) umieszczonymi miedzy elementami sprezystymi (1), w stanie spoczynku amortyzatora, sa waskie i wypukle. 6. Amortyzator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze niektóre elementy sprezyste maja ksztalt sprezystego pierscienia (15) pracujacego na wyboczenie po scisnieciu osiowym.Pracownia Poligraficzni UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (6)

1. Za s t rzezenia patentowe 1. Amortyzator uderzen, zwlaszcza zderzaków kolejowych, zawierajacy dwa otaczajace sie wzajemnie stosy elementów metalowych i elementów sprezystych umieszczonych na przemian, w których pierwsze podtrzymuja drugie, znamienny tym, ze elementy sprezyste (1,7) kazdego stosu sa podtrzymywane przez elementy metalowe (8,3) drugiego stosu, przy czym elementy sprezyste (1,7) dwóch stosów sa utworzone odpowiednio z elastomerów majacych rózne charakterystyki odksztal¬ cenia i amortyzacji.
2. 2. Amortyzator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elementy sprezyste (1) jednego stosu maja stopien tlumienia T mniejszy od 10% a elementy sprezyste (7) drugiego stosu maja stopien tlumienia T wiekszy od 10%.
3. 3. Amortyzator wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze stos zawierajacy elementy sprezyste (7) o wyzszym stopniu tlumienia T jest usytuowany na zewnatrz drugiego stosu elementów sprezystych (1).
4. 4. Amortyzator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stos elementów sprezystych (1) o mniej¬ szym stopniu tlumienia T jest lekko wstepnie sprezony.
5. 5. Amortyzator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze elementy sprezyste (1) o mniejszym stopniu tlumienia T majace strefy (9) stykajace sie z metalowymi podkladkami (3) umieszczonymi miedzy elementami sprezystymi (1), w stanie spoczynku amortyzatora, sa waskie i wypukle.
6. 6. Amortyzator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze niektóre elementy sprezyste maja ksztalt sprezystego pierscienia (15) pracujacego na wyboczenie po scisnieciu osiowym. Pracownia Poligraficzni UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL