SE454673B

SE454673B - SHUTTER FOR AUTOMATIC CONNECTORS FOR RAILWAY VEHICLES

Info

Publication number: SE454673B
Application number: SE8005355A
Authority: SE
Inventors: R Miniscalco
Original assignee: Riv Officine Di Villar Perosa
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1988-05-24
Also published as: IT7953498V0; FR2463328B3; FR2463328A3; NL8004292A; GB2059005A; DE8020525U1; SE8005355L

Description

454 673 2 deformerbarhet i längsled. På detta sätt, är det, genom lämpligt arrangemang av sagda avlastningsorgan, möjligt att tillräckligt begränsa den transversella deformerbar- heten hos de deformerbara elementen. 454 673 2 longitudinal deformability. In this way, by suitable arrangement of said relief means, it is possible to sufficiently limit the transverse deformability of the deformable elements.

Stötdämparna av det här ovan beskrivna slaget har en del nackdelar. För det första är de elastiska egenskaperna, dvs.den uppträdande krökningen, som en funktion av det axiella tryck, som pålägges stötdämparen är inte eller endast till sin första del linjär; ett sådant uppträdande är ogynnsamt, på grund av att de regler som fastställt av brukare av sådana anordningar kräver att de elastiska egenskaperna representeras av raka linjer för att acceptera dessa anordningar.The shock absorbers of the type described above have some disadvantages. First, the elastic properties, i.e. the curvature occurring, as a function of the axial pressure applied to the shock absorber are not or only to their first part linear; such behavior is unfavorable, because the rules laid down by users of such devices require that the elastic properties be represented by straight lines in order to accept these devices.

Dessutom är deformerbarheten hos sådana stötdämpare vanligen alltför hög även om de deformerbara elementen är tillverkade av material (elastomerer eller gummi), som har relativt hög styvhet och hårdhet, så att man erhåller överdrivet stora deformationer såväl axiellt som transversellt. Ändamålet med föreliggande uppfinningen är att erbjuda en stötdämpare av det beskrivna förslaget, vilken är fri från de här ovan angivna nackdelarna.In addition, the deformability of such shock absorbers is usually too high even if the deformable elements are made of materials (elastomers or rubber), which have relatively high stiffness and hardness, so that excessively large deformations are obtained both axially and transversely. The object of the present invention is to provide a shock absorber of the described proposal, which is free from the above-mentioned disadvantages.

Enligt föreliggande uppfinning erbjudes en stötdämpare, i synnerhet för automatkopplingsanordningar för järnvägs- fordon, av det slag som omfattar ett första hydrauliskt drivet steg inrättat att utöva en viss dämpande verkan genom att låta fluid passera genom hål av förutbestämda dimensioner och ett andra steg med viskoelastisk funktion inrättat att utöva en dämpande verkan genom avledning medelst hysteres av potentiell elastisk energi, som lagrats 3 _ 454 673 som ett resultat av deformation av över varandra liggande ringformade, deformerbara element mellan vilka är anord- nade ringformade, metalliska distansorgan vilka vardera är försedda med ett par plana ytor samverkande med motsvarande ytor hos två angränsande deformerbara element, varvid vardera av sagda plana ytor hos sagda distansorgan har axiella avlastningsorgan som skjuter ut därifrån Och är inrättade att anlígga mot motsvarande håligheter i sagda ytor på närliggande deformerbara element och vilken anordning kännetecknas av att tvärsnittet hos vardera av sagda deformerbara element i en riktning vinkelrätt mot stötdämparens längsaxel definieras, på utsidan av en väsentligen rektangulär kontur och pâ insidan av av en cirkelformad kontur, varvid sagda hålig- heter utformade på varje yta av varje distansorgan är. anordnade väsentligen på samma avstånd från den rektangu- lära konturen och från den cirkelformade konturen.According to the present invention, there is provided a shock absorber, in particular for automatic coupling devices for railway vehicles, of the type comprising a first hydraulically driven stage arranged to exert a certain damping action by allowing fluid to pass through holes of predetermined dimensions and a second stage with viscoelastic function arranged to exert a damping effect by dissipation by hysteresis of potential elastic energy stored as a result of deformation of superimposed annular deformable elements between which are arranged annular metallic spacers each provided with a pair of planar surfaces cooperating with corresponding surfaces of two adjacent deformable elements, each of said planar surfaces of said spacer means having axial relief means projecting therefrom And arranged to abut corresponding cavities in said surfaces of adjacent deformable elements and which device is characterized by The cross-section of each of said deformable elements in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the shock absorber is defined, on the outside of a substantially rectangular contour and on the inside of a circular contour, said cavities being formed on each surface of each spacer. arranged at substantially the same distance from the rectangular contour and from the circular contour.

För bättre förståelse av föreliggande uppfinning kommer i det följande ett visst utförande av uppfinningen att närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka: Fig. 1 är en längsvy, partiellt i snitt, genom en stötdämpare.For a better understanding of the present invention, in the following, a particular embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a longitudinal view, partly in section, through a shock absorber.

Fig. 2 är ett längssnitt längs ett plan ortogonalt mot planet enligt tvärsníttet i fig. 1 índikerat II-II i fíg. l.Fig. 2 is a longitudinal section along a plane orthogonal to the plane according to the cross section in Fig. 1 indicated II-II in fig. l.

Fig. 3 är ett snitt längs ett plan III-III i fig. 2, och Fig. H visar en påkännings-deformationkurva hos en stöt- dämpare enligt föreliggande uppfinning.Fig. 3 is a section along a plane III-III in Fig. 2, and Fig. H shows a stress-deformation curve of a shock absorber according to the present invention.

Såsom visas i fig. 1, 2 och 3, omfattar stötdämparen enligt föreliggande uppfinning ett första hydrauliskt drivet steg som indikeras med hänvisningsbeteckningen 1 och ett andra steg med viskoelastísk funktion,~som 454 673 u indikeras med hänvisningsbeteckningen 2.As shown in Figs. 1, 2 and 3, the shock absorber according to the present invention comprises a first hydraulically driven stage indicated by the reference numeral 1 and a second stage with viscoelastic function, which is indicated by the reference numeral 2.

Det första steget omfattar i huvudsak en kolv 3, som är glidbar i ett hus H, vilket med sagda kolv bildar en första kavitet 5, som är fylld med en lämplig hydraulisk vätska t.ex olja; och vilken första kavitet kommunicerar med en andra kavitet 6, vilken också bildas mellan kolven och höljet och kommunicerar med den första kaviteten genom en serie radiella hål 7, vilka i fig. 2 under kolvens 3 rörelse mot höger, mynnar i en axiell kanal 8 försedd med ett stift 9, som är fast förenat med huset 4. Diametern av sagda stift varierar längs dess längsriktning för att möjliggöra en styrning av motståndet mot vätskans passage genom hålen 7 och kanalen 8 under kolvens 3 förskjutning.The first stage essentially comprises a piston 3, which is slidable in a housing H, which with said piston forms a first cavity 5, which is filled with a suitable hydraulic fluid, eg oil; and which first cavity communicates with a second cavity 6, which is also formed between the piston and the housing and communicates with the first cavity through a series of radial holes 7, which in Fig. 2 during the movement of the piston 3 to the right, open into an axial channel 8 provided with a pin 9 fixedly connected to the housing 4. The diameter of said pin varies along its longitudinal direction to enable a control of the resistance to the passage of the liquid through the holes 7 and the channel 8 during the displacement of the piston 3.

Kolven är fast förenad med en stång 10, vilken styres i ett rörformat element ll, som är fast förenat med huset 4 och till dess fria ände är fixerat en platta 12 mot vilken de axiella krafter som skall absorberas av stötdämparen ansättes. Företrädesvis är förbindelsen mellan denna ände och plattan 12 åstadkommen genom 2 halva ringar 13, som är införda i ett ringformat spår lä i sagda ände och upptas i ett motsvarande säte i plattan.The piston is fixedly connected to a rod 10, which is guided in a tubular element 11, which is fixedly connected to the housing 4 and to its free end is fixed a plate 12 against which the axial forces to be absorbed by the shock absorber are applied. Preferably, the connection between this end and the plate 12 is effected by 2 half rings 13, which are inserted in an annular groove 1a at said end and are received in a corresponding seat in the plate.

Det andra steget 2 omfattar ett flertal deformerbara ringformade element 18 och ett flertal avståndsorgan 19, av vilka vart och ett är infört mellan två närliggande deformerbara element. Paketet av element av de två slagen är anordnat mellan plattan 12 och huset U, för att kompri- meras då en axiell kraft utövas på sagda platta.The second stage 2 comprises a plurality of deformable annular elements 18 and a plurality of spacers 19, each of which is inserted between two adjacent deformable elements. The package of elements of the two kinds is arranged between the plate 12 and the housing U, in order to be compressed when an axial force is exerted on said plate.

Enligt uppfinningen är tvärsnittet hos varje deformerbart element 18 vinkelrätt mot stötdämparens axel (som synes i fig. 3) begränsat ytterst av en rektangulär profil 20 och innerst av en cirkulär profil 21 med en diameter 454 673 som är något större än diametern av det rörformade elementet ll. Dessa element kan vara tillverkade av vilket slags deformerbart material som helst, som har viskoelastiska egenskaper, såsom gummi, elastomer, eller liknande.According to the invention, the cross-section of each deformable element 18 perpendicular to the axis of the shock absorber (as seen in Fig. 3) is limited at the outermost part of a rectangular profile 20 and at the innermost part of a circular profile 21 having a diameter 454 673 slightly larger than the diameter ll. These elements can be made of any kind of deformable material which has viscoelastic properties, such as rubber, elastomer, or the like.

Varje distansorgan 19 är tillverkat av metall och har en tvärsektion motsvarande den hos det deformerbara elementet och har två motstående plana ytor. Det är försett med ett flertal genomgående hål 22a, 22b, 22c (fig. 3) i vilka vardera är införd en kula 23, vars ändkalotter är placerade 1 motsvarande håligheter ZÄ i två varandra närliggande deformerbara elementen.Each spacer 19 is made of metal and has a cross section corresponding to that of the deformable element and has two opposite flat surfaces. It is provided with a plurality of through holes 22a, 22b, 22c (Fig. 3) in each of which a ball 23 is inserted, the end caps of which are placed in corresponding cavities ZÄ in two adjacent deformable elements.

Enligt föreliggande uppfinning är varje avståndsorgan för- sett med åtta hål, vilka är anordnade i enlighet med mönstret som visas i fig. 3, dvs två par av hålen (beteck- nade med hänvisningsbeteckningar 22a) är placerade väsent- ligen på två diagonaler till rektangeln som definierar den yttre rektangulära tvärsektionen i varje element medan två (betecknade med hänvisningsbeteckníngar 22b) av de andra fyra hålen är anordnade på en median till sagda rektangel och de övriga två (betecknade med hänvis- ningsbeteckningarna 22c) är anordnade på den andra medianen.According to the present invention, each spacer is provided with eight holes, which are arranged in accordance with the pattern shown in Fig. 3, i.e. two pairs of the holes (designated by reference numerals 22a) are placed substantially on two diagonals of the rectangle. defining the outer rectangular cross-section of each element while two (designated by reference numerals 22b) of the other four holes are arranged on a median of said rectangle and the other two (designated by reference numerals 22c) are arranged on the other median.

Som klart framgår av fig. 3 är vart och ett av dessa hål anordnade på väsentligen samma avstånd från den rektangulära profilen 20 och från den cirkulära profilen 21 i det deformerbara elementet.As is clear from Fig. 3, each of these holes is arranged at substantially the same distance from the rectangular profile 20 and from the circular profile 21 in the deformable element.

Företrädesvis är tjockleken av varje deformerbart element vald så att förhållandet mellan tjockleken och längden av den rektangulära profilens 20 diagonal ligger mellan 0,10 och 0,20.Preferably, the thickness of each deformable element is selected so that the ratio between the thickness and the length of the diagonal of the rectangular profile 20 is between 0.10 and 0.20.

Företrädesvis är antalet deformerbara element 9 såsom framgår av fig. l och 2.Preferably, the number of deformable elements 9 is as shown in Figs. 1 and 2.

Funktionen hos den ovan beskrivna stötdämparen under 454 avs 6 användande är följande.The operation of the shock absorber described above during use of 454 of 6 is as follows.

Då en axiell kraft pâlägges plattan 12, som följd av en stöt mellan tvâ järnvägsfordon försedda med stötdämparna enligt uppfinningen, överföres sagda kraft till de deformer- bara elementen 18 och till vätskan som finns i kaviteten 5.When an axial force is applied to the plate 12, as a result of a shock between two railway vehicles provided with the shock absorbers according to the invention, said force is transmitted to the deformable elements 18 and to the liquid present in the cavity 5.

Under verkan av sagda kraft deformeras sagda element i axiell riktning och i en radiell riktning ortogonalt mot den tidigare. Inget motstånd föreligger mot den första deformatíonen medan den andra deformatíonen styres av avlastningsorganen som utgöres av karotterna till kulorna 23, vilka är insatta i de motsvarande hâligheterna 2ü i deformerbara elementen. Man har funnit att om antalet och arrangemanget av kulor är det som beskrives (visat i fig. 3),kommer dessa kulor att utöva en korrekt begräns- ningsverkan för de radiella deformationerna hos de deformer- bara elementen 18 inte bara genom att begränsa värdet av dessa deformationer både utåt och inåt, utan också genom att hjälpa till att bibehålla dem lika.Under the action of said force, said elements are deformed in the axial direction and in a radial direction orthogonal to the former. There is no resistance to the first deformation while the second deformation is controlled by the unloading means constituted by the carrots of the balls 23, which are inserted in the corresponding cavities 2ü in deformable elements. It has been found that if the number and arrangement of spheres is as described (shown in Fig. 3), these spheres will exert a correct limiting effect on the radial deformations of the deformable elements 18 not only by limiting the value of these deformations both outwards and inwards, but also by helping to maintain them evenly.

Härav följer att den rektangulära profilen 20 och den cirkulära profilen 21 hos de deformerbara elementen endast kommer att variera lite och i väsentligen i samma ut- sträckning mot inåt och mot utåt då de utsättas för en last.It follows that the rectangular profile 20 and the circular profile 21 of the deformable elements will vary only slightly and to substantially the same extent towards inwards and towards outwards when they are subjected to a load.

Detta resultat, tillsammans med det inom ovannämnda gränser, angivna valet av tjockleken av varje deformerbart element 18 och antalet sagda deformerbara element, leder till att man uppnår en påkännings- deformationskurva hos stötdämparen, vilken är väsentligen lineär i sin första del och en mycket hög lastkapacitet med modesta axiella deformationer. Ett exempel på en sådan kurva visas i fig. 4 och den hänför sig till prov som har utförts hur un) 454 svšwww på en stötdämpare 1 vilken det första steget omfattar deformerbara element tillverkade av en elastomer med en Shore-hårdhet av 97, och med karaktäristika som anges härovan, samt tjocklek och längd hos diagonalen av den rektangulära profilen 20 lika med Ä7 mm resp. 33Ä mm.This result, together with the choice of the thickness of each deformable element 18 and the number of said deformable elements stated within the above-mentioned limits, leads to a stress-deformation curve of the shock absorber, which is substantially linear in its first part and a very high load capacity. with modest axial deformations. An example of such a curve is shown in Fig. 4 and it relates to tests which have been carried out on a shock absorber 1 which the first stage comprises deformable elements made of an elastomer with a Shore hardness of 97, and with characteristics stated above, as well as the thickness and length of the diagonal of the rectangular profile 20 equal to Ä7 mm resp. 33Ä mm.

Som framgår av en sådan kurva är sträckan A-B, som motsvarar kompressions-deformationsfasen väsentligen lineär i den första delen och håller sig alltid ovanför den räta linjen D-E, vilken representerar den kurva som definierar stötdäm- parens gränsdeformabilitet, som fortfarande är acceptabel _enligt de internationella reglerna för anordningar av detta slag. Sträckan B-C hos sagda kurva motsvarar fasen för återtagande av utgångsdimensionerna, som en följd av avlastning av den axiella kraften och ytan som betecknas med den brutna linjen A,B,C representera den energi som har avletts genom stötdämparen under en deformationscykel.As can be seen from such a curve, the distance AB, which corresponds to the compression-deformation phase, is substantially linear in the first part and always stays above the straight line DE, which represents the curve defining the boundary deformability of the shock absorber, which is still acceptable according to international rules. for devices of this kind. The distance B-C of said curve corresponds to the phase for resuming the initial dimensions, as a result of relieving the axial force and the area denoted by the broken line A, B, C represent the energy which has been dissipated through the shock absorber during a deformation cycle.

Med det konstruktiva arrangemang som har beskrivits härovan uppnår man alltså följande gynnsamma egenskaper: en påkännings-deformationskurva som är väsentligen lineär i den första deformationsdelen (första delen av kurvan A-B) en hög lastupptagande förmåga (begränsade deformationer även för höga belastningar, såsom visas av att sträckan A-B alltid ligger ovanför den räta linjen D-E) och en hög dämpningseffekt (proportíonell till den inre ytan i den brutna linjen A,B,C).With the constructive arrangement described above, the following favorable properties are thus obtained: a stress-deformation curve which is substantially linear in the first deformation part (first part of the curve AB) a high load-bearing capacity (limited deformations even for high loads, as shown by the distance AB is always above the straight line DE) and a high damping effect (proportional to the inner surface of the broken line A, B, C).

Under den beskrivna deformationen av det första steget sker i det andra steget en passage av vätska från kaviteten 5 till kaviteten 6 genom hålen 7. Motståndet mot sagda passage styres genom stiftet 9, vilket då det förs in i kanal 8 stryper passagen till följd av variationen av dess diameter i dess längsriktning.During the described deformation of the first stage, in the second stage a passage of liquid takes place from the cavity 5 to the cavity 6 through the holes 7. The resistance to said passage is controlled through the pin 9, which when it is inserted into channel 8 restricts the passage due to the variation of its diameter in its longitudinal direction.

Det är uppenbart att modifikationer och variationer såväl i form som i anordnande av de olika delarna kan göras i 454 675 det beskrivna och häri visade utförandet av uppfinningen utan att man därigenom avlägsnar sig från skyddsomfånget hos föreliggande uppfinning. 'w (JIt is obvious that modifications and variations both in form and in arrangement of the various parts can be made in the embodiment of the invention described and shown herein without thereby departing from the scope of the present invention. 'w (J

Claims

q 454 avs P A T E N T K R A V

Shock absorbers, in particular for automatic coupling devices for railway vehicles, and of a kind comprising a first hydraulically driven stage arranged to exert a certain damping action by passing fluid through holes of predetermined dimensions, and a second stage with viscoelastic function arranged exerting a damping effect by dissipation by hysteresis of potential elastic energy stored as a result of deformation of superimposed annular deformable elements between which are placed annular metallic spacers, each provided with a pair of planar surfaces cooperating with corresponding surfaces of two adjacent deformable members, each of said planar surfaces of said spacers having axial relief means projecting therefrom and arranged to abut corresponding cavities formed in said surfaces of the adjacent deformable member, characterized in that the cross-section of each of said spacers defo Removable elements (18) in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the shock absorber are defined on the outside of a substantially rectangular contour (20) and on the inside of a circular contour (21), each of said cavities (22) formed in each surface on each spacer (19) is arranged substantially at the same distance from the rectangular contour and from the circular contour.

Shock absorber according to claim 1, characterized in that four pairs of cavities (22) are formed on each of said surfaces of the spacer (19), the two cavities (22a) in each of said two pairs being arranged substantially on a diagonal in said rectangular contour (20) and that the two cavities (22b, 22c) in each of the other two pairs are arranged on a median line in said rectangular contour. 454 673, o

Shock absorber according to claim 1 or 2, characterized in that each of said relief means (23) consists of the spherical cap of a ball inserted in a through hole (22) in the spacer (19). Ä.

Shock absorber according to any one of the preceding claims, characterized in that each of said spacers (19) has a thickness corresponding to the thickness of the other spacers and that the relationship between said thickness and the length of said diagonal in the rectangular contour (20) is between 0.10 and 0.20.

Shock absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the material of said deformable element (18) is an elastomer with a Shore hardness of more than 95. now I)