WO2005115818A1 - Hülsenpuffer - Google Patents

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WO2005115818A1
WO2005115818A1 PCT/EP2004/004439 EP2004004439W WO2005115818A1 WO 2005115818 A1 WO2005115818 A1 WO 2005115818A1 EP 2004004439 W EP2004004439 W EP 2004004439W WO 2005115818 A1 WO2005115818 A1 WO 2005115818A1
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WO
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sleeve
plunger
buffer
buffer according
predetermined breaking
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PCT/EP2004/004439
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sieghard Schneider
Original Assignee
Sieghard Schneider
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Priority to EP04729619A priority patent/EP1740435B1/de
Priority to PL04729619T priority patent/PL1740435T3/pl
Priority to ES04729619T priority patent/ES2305766T3/es
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Priority to DE502004006968T priority patent/DE502004006968D1/de
Priority to SI200430792T priority patent/SI1740435T1/sl
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G11/00—Buffers
    • B61G11/16—Buffers absorbing shocks by permanent deformation of buffer element

Definitions

  • the invention relates to a sleeve buffer according to the
  • Such a sleeve buffer is
  • Known sleeve buffers are used in locomotives, freight cars or
  • the housing takes over the lead in
  • Tappet surrounds the sleeve outside.
  • the sliding surfaces are in any case
  • Pad area is referred to as cover length L 0 .
  • the overlap length should be to
  • Be guiding surfaces usually it is a multiple of the
  • the maximum possible overlap length can be at most
  • known sleeve buffers have a length of about
  • Leaflets 526, 528) is standardized.
  • Tappet and sleeve lie between mounting flange and buffer plate
  • Cover length is usually in the range 250 to 350 mm.
  • the sleeve buffer goes to stop and transmit in the
  • Destruction member becomes a part of the buffer bottom when overloaded
  • Buffers remain large; furthermore, they are relatively large
  • Vehicle structure an opening and additional space kept free
  • the entire length of the buffer is not shortened.
  • the overlap length can be shortened.
  • Diameter of sleeve and plunger reducing the risk of Jamming and tilting is big.
  • the object of the invention is, in a sleeve buffer the
  • Figure 1 is a schematic longitudinal section through a first embodiment of a sleeve buffer according to the invention in the rebounded ground state, wherein in the two halves of the illustration, two different alternative embodiments are illustrated.
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal section through the embodiment of FIG. 1 in the state of maximum displacement beyond the normal buffer stroke
  • Fig. 3 is a schematic longitudinal section through a further embodiment of an inventive
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through the embodiment according to FIG. 3 in the state of maximum displacement beyond the normal buffer stroke
  • Sleeve buffers 1 each comprise two coaxial arranged guide parts, of which the one guide part a
  • the other guide part is an axially movable plunger 20.
  • the tubular sleeve 10 is at its right axial end with a
  • the mounting flange 11 carries the
  • Sleeve 10 and is preferably with the one end side of the sleeve 10th
  • Tappet 20 consists of a buffer plate 21 and a tubular
  • Sleeve buffer 1 has the structure of known sleeve buffers, that is, it has
  • the predetermined breaking connection 23 can, for example, in " form
  • the extension sleeve 24 is at its one with the rohrförrnigen
  • Section 22 connected end face by a face plate 24c
  • Damping element 30 a arranged, which extends between the end plate 24 c of the extension sleeve 24 and the
  • the power transmission member 30 is formed so that it shorten only to the maximum buffer stroke of the plunger 20 in its normal operation
  • Extension bushing 24 and the tubular portion 22 of Plunger 20 is a power transmission member 40 in the form of a spring
  • the Kraftübertragungsghed 40 is formed so that it
  • Section 22 of the buffer 20 breaks or tears off. This case is illustrated in FIG.
  • Breaking bond 23 means that the extension sleeve 24th
  • Buffer plate 21 and the rohrförrnigen portion 22 of the plunger 20 is
  • the sleeve 10 is shortened in its axial length, so that the tubular portion 22 of the plunger 20 with its right front end practically to the
  • Inner surface of the mounting flange 11 can move.
  • Extension sleeve 24 is present. This final state is shown in FIG. 2
  • Lj length of the tubular portion 22 of the plunger 20, Lj length of the extension sleeve 24 of the plunger 20, corresponds to the length of the second portion of the cover length Lo
  • L 4 length of the free passage of the plunger 20 for the normal buffer stroke L 5 length of the free passage of the sleeve 10th for the normal buffer stroke
  • L 6 length of the first portion of the overlap length corresponds to the length of the front slide surface portion
  • Ly length of the third portion of the overlap length corresponds to the length of the rear slide surface portion
  • Sleeve 10 simultaneously reach a stop and along her
  • One of the two guide parts 10 and 20 is a low-resistance
  • the middle section L is in
  • Section L 6 can be pushed into this, a relative
  • the overall function is further required that the two mutually displaceable sections are rigidly coupled in Norrnal plante and bending moments between the first section L 6 and the third.
  • Section Ly can be transmitted reliably. Further is
  • Connection disconnects This can e.g. by shear bolts or change
  • the predetermined breaking connection 23 can either continously on am
  • An uneven distribution can e.g. be useful to
  • the illustrated principle is for both a design of the sleeve buffer
  • Embodiment of Figures 3 and 4 is identical to the training in the first embodiment of Figures 1 and 2.
  • Sleeve 50 telescopic. This shortening can be under a certain
  • an additional deformation element 60 may be disposed between the extension sleeve 24 or its end plate 24c and the buffer tappet 21.
  • the deformation element 60 may be formed so that the required.
  • Deformation element 60 in the form of two separate deformation body
  • Deformation body 60a, 60b has occurred.
  • the described housing properties can be with different dimensions
  • Extension sleeve 24 of the inner guide member with a
  • Damping element 30a are provided. This can be combined with

Abstract

Um bei einem Hülsenpuffer mit ersten und zweiten Führungsteilen in Form einer Hülse (10) und eines Stössels (20) sowohl eine grosse Verkürzungslänge für die kontrollierte Deformation des Puffergehäuses bei Überlast zu erreichen als auch gleichzeitig eine ausreichend grosse Überdeckungslänge ün Normalbetrieb (Einfederung bis Pufferhub) einzuhalten, wird vorgeschlagen, dass mindestens eines (20) der beiden Führungsteile (10, 20; 10, 50) aus zwei oder mehreren, hintereinander angeordneten länglichen Abschnitten (22, 24; 52, 54) besteht. Die länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) sind im Bereich ihrer angrenzenden Stirnseiten durch jeweils eine oder mehrere Sollbruchverbindung(en) (23; 53) untereinander verbunden und weisen unterschiedliche Querschnittsabmessungen auf, derart, dass bei Überschreitung einer bestimmten Stosskraft (Auslösekraft) auf den Hülsenpuffer (1) die Sollbruchverbindung(en) (23; 53) abreisst bzw. abreissen und sich die länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) teleskopartig ineinander schieben.

Description

HULSENPUFFER B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hülsenpuffer gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Hülsenpuffer ist
allgemein bekannt.
Bekannte Hülsenpuffer werden bei Lokomotiven, Güterwagen oder
Reisezugwagen als sogenannte Seitenpuffer verwendet, um Stöße in
Fahrzeuglängsrichtung aufzunehmen und zu dämpfen. Im Falle von
schrägen oder exzentrischen Stößen können zusätzliche Querkräfte auf
die Hülsenpuffer in Fahrzeugquerrichtung und/oder in vertikaler
Richtung auftreten. Konstruktiv bestehen bekannte Hülsenpuffer aus
einem Puffergehäuse und einem innenliegenden Kraftübertragungsglied,
in der Regel dem Element mit Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften. Das Gehäuse übernimmt die Führung in
Längsrichtung und die Abstützung von Querkräften, während die
innenliegenden Feder- und/oder Dämpfungselemente die Kräfte in
Längsrichtung übertragen. Es gibt Bauformen, bei denen das
fahrzeugfeste Teil des Gehäuses (Hülse) außen liegt, und das geführte,
verschiebliche Teil (Stößel) innen liegt. Es gibt aber auch Bauformen
mit umgekehrter Anordnung, bei denen die Hülse innen liegt und der
Stößel die Hülse außen umschließt. Die Gleitflächen sind in jedem Fall
zylindrisch und in der Regel durchgehend im gesamten Auflagebereich.
Der Abstand zwischen der vorderen und der hinteren Begrenzung des
Auflagebereichs wird als Überdeckungslänge L0 bezeichnet.
Grundsätzlich wird bei allen Konstruktionen für Hülsenpuffer versucht,
die Überdeckungslänge zwischen festem (Hülse) und bewegtem Teil
(Stößel) so groß wie möglich ausmführen, um Querkräfte besser
abstützen zu können. Eine große Überdeckungslänge verringert die
Reibungskräfte und den Verschleiß zwischen den Führungsteilen (Hülse
und Stößel) und verringert die Gefahr . eines Verkantens oder
Verklemmens der Führungsteile. Die Überdeckungslänge sollte zur
Vermeidung einer Verkantung und einer Selbsthemmung von Hülse und Stößel deutlich größer als der Durchmesser der zylindrischen
Führungsflächen sein. Üblicherweise beträgt sie ein Mehrfaches des
Pufferhubes. Die maximal mögliche Überdeckungslänge kann höchstens
einen Wert annehmen, der sich ergibt aus der gesamten Baulänge des
Hülsenpuffers abzüglich der Dicke des Puffertellers, der Dicke des
Gehäusebodens und des doppelten Pufferhubs. Bei dieser maximalen Überdeckungslänge ist ein Freigang sowohl des Stößels als auch der
Hülse gewährleistet.
Typischerweise haben bekannte Hülsenpuffer eine Baulänge von etwa
620 bis 650 mm und einen Pufferhub - dieser entspricht dem Federweg
des Federelementes - im Bereich von 100 bis 110 mm, da dies für
bestimmte Fahrzeugkategorien in europäischen Richtlinien (z.B. UIC-
Merkblätter 526, 528) standardisiert ist. Die Außendurchmesser von
Stößel und Hülse liegen zwischen Befestigungsflansch und Pufferteller
typischerweise etwa im Bereich von 200 bis 250 mm. Die
Überdeckungslänge liegt in der Regel im Bereich 250 bis 350 mm.
Nach Erreichen des maximalen Pufferhubs stoßen die Führungsteile
(Hülse und Stößel) bekannter Hülsenpuffer auf definierte Anschläge. Bei Auflaufstößen, welche die Energieaufnahmefähigkeit der Hülsenpuffer
überschreiten, geht der Hülsenpuffer auf Anschlag und überträgt in der
Folge sehr hohe Spitzenkräfte auf die steife Fahrzeugstruktur. Es treten
dann oft erhebliche Schäden an der Fahrzeugstruktur auf.
Um derartige Schäden zu vermeiden oder zu vermindern, ist es bekannt,
die Führungsteile des Hülsenpuffers so auszubilden, daß nach ihren
Auftreffen auf definierte Anschläge eine zusätzliche Verkürzungs¬
möglichkeit unter kontrollierter Deformation und Energieaufnahme
vorhanden ist. Beispielsweise ist in der DE-Patentschrift 462 539 eine
Soll-Deformationsstelle im Pufferstößel beschrieben. Mit dieser
Konstruktion läßt sich indessen nur ein relativ kleiner zusätzlicher
Deformationsweg erreichen, der kleiner als der Pufferhub ist. Ferner
muß wegen der Soll-Deformationsstelle im Pufferstößel die
Überdeckungslänge entsprechend reduziert werden. Bei einem weiteren,
aus der DE-Patentschrift 747 330 bekannten Hülsenpuffer mit
Zerstörungsglied wird bei Überlastung ein Teil des Pufferbodens
abgeschert und dann der vordere Teil des außen liegenden Gehäuseteils durch Umformung unter hohem Kraftaufwand auf einen kleineren
Durchmesser in den hinteren Teil hineingeschoben. Bei dieser Konstruktion kann die Überdeckungslänge gegenüber einem normalen
Puffer unverändert groß bleiben; ferner sind relativ große
Verschiebungen über den normalen Pufferhub hinaus möglich. Indessen
muß für das Eintauchen des gesamten Puffergehäuses in die
Fahrzeugstruktur eine Öffnung und zusätzlicher Bauraum freigehalten
werden. Wesentliche Bestandteile des Puffers werden als Ganzes
verschoben; die gesamte Baulänge des Puffers wird nicht verkürzt.
Schließlich sind bei einem weiteren, in der DE 100 37 050
beschriebenen Hülsenpuffer Bauelemente mit Verkürzungsfähigkeit und
Energieaufnahmevermögen vorgegeben. Diese Konstruktion ermöglicht ebenfalls relativ große Verschiebungswege über den normalen Pufferhub
hinaus, allerdings, im Unterschied zu DE 747 330, ohne zusätzlichen
Bauraum innerhalb der Fahrzeugstruktur zu beanspruchen. Nachteilig ist
jedoch, daß die Uberdeckungslänge genau in dem Maße
zurückgenommen werden muß, wie der Verschiebeweg über den
normalen Pufferhub hinaus zunimmt. Wenn große Verschiebewege
realisiert werden sollen, muß die Überdeckungslänge auf ein sehr
geringes Maß zurückgenommen werden. Die Überdeckungslänge kann
sehr geringe Maße erreichen, die deutlich geringer sind als die
Durchmesser von Hülse und Stößel, wodurch die Gefahr des Verklemmens und Verkantens groß ist. Für die praktische Anwendung
dieses Prinzips ist man gezwungen, einen Kompromiß zwischen
Verschiebeweglänge und Überdeckungslänge einzugehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Hülsenpuffer der
eingangs genannten Art sowohl eine große Verkürzungslänge für die
kontrollierte Deformation des Puffergehäuses bei Überlast zu erreichen
als auch gleichzeitig eine ausreichend große Überdeckungslänge im
Normalbetrieb (Einfederang bis Pufferhub) einzuhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Hülsenpuffers ergeben sich .aus den
Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Hülsenpuffers sind in
den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hülsenpuffers im ausgefederten Grundzustand, wobei in den beiden Hälften der Darstellung zwei verschiedene Ausführungsalternativen veranschaulicht sind;
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 im Zustand maximaler Verschiebung über den normalen Pufferhub hinaus,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Hülsenpuffers, und
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 im Zustand maximaler Verschiebung über den normalen Pufferhub hinaus,
Die in den Figuren 1 bis 4 veranschauhchten Ausführungsbeispiele eines
Hülsenpuffers 1 nach der Erfindung umfassen jeweils zwei koaxial angeordnete Führungsteile, von denen das eine Führungsteil eine
feststehende Hülse 10 (Figuren 1 und 2) bzw. 50 (Figuren 3 und 4) und
das andere Führungsteil ein in Achsrichtung beweglicher Stößel 20 ist.
Es ist zweckmäßig und entspricht dem Stand der Technik, den beiden
Führungsteilen, insbesondere im Bereich ihrer Gleitflächen,
zylindrische, rohrförmige Gestalt zu geben. Die Beschreibung des
Ausfuhrungsbeispiels beschränkt sich im folgenden daher auf diese
Bauweise.
Im folgenden soll zunächst die erste Ausführungsform nach Figuren 1
und 2 nach ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise erläutert werden.
Die rohrförmige Hülse 10 ist an ihrem rechten axialen Ende mit einem
Befestigungsflansch 11 (Pufferboden) abgeschlossen, welcher an einer
Tragstruktur 2 eines nicht gezeigten Schienenfahrzeugs befestigt,
beispielsweise angeschraubt ist. Der Befestigungsflansch 11 trägt die
Hülse 10 und ist vorzugsweise mit der einen Stirnseite der Hülse 10
einstückig verbunden, beispielsweise verschweißt. Der bewegliche
Stößel 20 besteht aus einem Pufferteller 21 und einem rohrförmigen
Abschnitt 22, welcher im gezeigten Beisp an deren Innenwand gleitend verschiebbar ist. Die Innenwand der Hülse
10 nimmt dabei die Führungskräfte zur Gleitführung des Stößels 20 in
radialer Richtung auf. Die aus der Hülse 10 herausragende Stirnseite des
Stößels 20 ist mit dem Pufferteller 21 abgeschlossen, an welchen
Stoßkräfte insbesondere beim Rangieren des Schienenfahrzeugs angelegt
werden. Insoweit entspricht der Aufbau des erfindungsgemäßen
Hülsenpuffers 1 dem Aufbau bekannter Hülsenpuffer, d.h., er besitzt
von außen gesehen die Gestalt und die Abmessungen eines bekannten
Hülsenpuffers.
Im Unterschied zum Stand der Technik ist an dem freien axialen Ende des rohrförrnigen Abschnitts 22 des . Stößels 20 eine Verlängerungsbuchse 24 koaxial befestigt, deren Durchmesser kleiner
als der Durchmesser des rohrförrnigen Abschnitts 22 ist. Die
Befestigung der Verlängerungsbuchse 24 erfolgt mit Hilfe einer
Sollbruchverbindung 23, welche die Außenfläche der Verlängerungs¬
buchse 24 mit der rnnenfläehe des rohrförrnigen Abschnitts 22 im
Bereich von dessen freiem axialen Ende kraft- und formschlüssig
verbindet. Die Sollbruchverbindung 23 kann beispielsweise in "Form
von Scherbolzen oder abschnittsweisen Schweißraupen ausgebildet sein. Die Verlängerungsbuchse 24 ist an ihrer einen mit dem rohrförrnigen
Abschnitt 22 verbundenen Stirnseite durch eine Stirnplatte 24c
geschlossen und weist an ihrer entgegengesetzten Stirnseite einen Bund
24d auf, welcher sich gegen die Innenfläche der Hülse 10 abstützt.
Bei einer ersten, in der oberen Hälfte der Darstellung in Fig. 1
veranschauhchten Alternative ist im Inneren der Verlängerungsbuchse
24 ein Kraftübertragungsghed 30 in Form eines Feder- und/oder
Dämpfungselementes 30a angeordnet, welches sich zwischen der Stirnplatte 24c der Verlängerungsbuchse 24 und dem
Befestigungsflansch 11 des Stößels 10 abstützt. Das Kraftübertragungsglied 30 ist so ausgebildet, daß es sich nur bis zum maximalen Pufferhub des Stößels 20 in dessen Normalbetrieb verkürzen
kann, wenn der Bund 24d der Verlängerungsbuchse 24 gegen den
Befestigungsflansch 11 des Stößels 10 aufschlägt und die
Sollbruchverbindung 23 intakt bleibt.
Bei einer zweiten, in der unteren Hälfte von Fig. 1 veranschaulichten
Alternative fehlt die Stirnplatte 24c. Im Inneren der beidseitig offenen
Verlängerungsbuchse 24 und des rohrförrnigen Abschnitts 22 des Stößels 20 ist ein Kraftübertragungsglied 40 in Form eines Feder-
und/oder Dämpfungselementes 40a angeordnet, welches sich zwischen
dem Pufferteüer 21 und dem Befestigungsflansch 11 des Stößels 10
abstützt. Das Kraftübertragungsghed 40 ist so ausgebildet, daß es sich
über den maximalen Pufferhub des Stößels 20 hinaus verkürzen kann,
wenn im Falle einer kontrollierten Deformation der Hülse 10 (Fig. 2) der Bund 24d der • Verlängerungsbuchse 24 gegen den
Befestigungsflansch 11 des Stößels 10 aufschlägt und die
Sollbruchverbindung 23 bei weiterer Verschiebung des rohrförrnigen
Abschnitts 22 des Puffers 20 bricht bzw. abreißt. Dieser Fall ist in Fig. 2 veranschaulicht.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, reißt die Sollbruchverbindung 23 bei
Überschreiten einer maximalen Belastung oder bei Erreichen eines
maximalen Verschiebungsweges des Stößels 20 ab. Der Bruch der
Sollbruchverbindung 23 bedeutet, daß sich die Verlängerungsbuchse 24
in das Innere des rohrförrnigen Abschmtts 22 des Stößels 20
teleskopartig verschieben kann. Die weitere Verschiebebewegung des
Puffertellers 21 und des rohrförrnigen Abschnitts 22 des Stößels 20 wird
durch die Deformation der Hülse 10 und - im Falle der Alternative gemäß der unteren Hälfte von Fig. 1 - zusätzlich durch das
Kraftübertragungsglied 40 gedämpft. Sobald nämlich der Pufferteller 21
gegen den freien Stirnrand der Hülse 10 aufschlägt, beginnt bei weiterer
Verschiebung des Puffertellers 21 eine vom freien Stirnrand der Hülse
10 ausgehende Deformation der Hülse 10 in Form einer Stauchung oder
- alternativ - einer Aufspreizung je nach mechanischer Ausbildung der
Hülse 10. Der Fall einer Stauchung der Hülse 10 ist in der unteren
Hälfte der Fig. 2 durch Wellungen 40b angedeutet. Der Fall einer
Aufspreizung der Hülse 10 ist in der oberen Hälfte der Fig. 2 durch
einzelne Segmente 40a angedeutet. In beiden Fälle verkürzt sich die Hülse 10 in ihrer axialen Länge, so daß sich der rohrförmige Abschnitt 22 des Stößels 20 mit seinem rechten Stirnende praktisch bis zur
Innenfläche des Befestigungsflansches 11 verschieben kann. In diesem
Endzustand hat sich die Verlängerungsbuchse 24 vollständig in den
rohrförrnigen Abschnitt 22 hineingeschoben, wobei das Stirnende des
rorirförmigen Abschnitts 22 gegen den Bund 24d der
Verlängerungsbuchse 24 anliegt. Dieser Endzustand ist in Fig. 2
veranschauücht. In den Zeichnungen sind folgende Bezeichnungen für Längenmaße
vorgesehen, welche in der nachfolgenden Beschreibung benutzt werden: x Gesamtbaulänge des Hülsenpuffers 1, LQ Überdeckungslänge zwischen der Hülse 10 und, dem Stößel 20, . Lj Länge des rohrförrnigen Abschnitts 22 des Stößels 20, Lj Länge der Verlängerungsbuchse 24 des Stößels 20, entspricht der Länge des zweiten Abschnitts der Überdeckungslänge Lo, L4 Länge des Freigangs des Stößels 20 für den normalen Pufferhub, L5 Länge des Freigangs der Hülse 10 für den normalen Pufferhub, L6 Länge des ersten Abschnitts der Überdeckungslänge, entspricht der Länge des vorderen Gleitflächenabschnitts, Ly Länge des dritten Abschnitts der Überdeckungslänge, entspricht der Länge des hinteren Gleitflächenabschnitts, L, ' Gesamtlänge des Hülsenpuffers 1 im Zustand maximaler Verschiebung über den normalen Pufferhub hinaus.
Ausgehend von der bekannten Bauweise von Hülsenpuffern, die eine
große Überdeckungslänge aufweisen, bei denen aber Stößel 20 und
Hülse 10 gleichzeitig an einen Anschlag gelangen und entlang ihrer
ganzen Überdeckungslänge unmittelbar aneinander anliegen, bietet die
Erfindung die Möglichkeit, beide Führungsteile 10, 20 zu verkürzen und
dennoch die Deformationskraft auf kontrollierbarem Niveau zu halten.
Die theoretische Möglichkeit, beide rohrförrnigen Führungsteile 10, 20 zusammen zu deformieren, würde aufgrund der großen gemeinsamen
Wandstärke und aufgrund der gegenseitigen Behinderung während der
Deformation ein sehr hohes, unzweckmäßiges Kraftniveau erzeugen.
Deshalb werden die Funktionen der Verkürzung und der Deformation
getrennt und einzeln den beiden Führungsteilen 10, 20 zugewiesen.
Eines der beiden Führungsteile 10 bzw. 20 soll eine widerstandsarme
oder widerstandsfreie Verkürzung durchführen, die wenig Bauraum
beansprucht, während das andere Führungsteil 20 bzw. 10 sich unter Deformation verkürzen soll, um das gewünschte Kraftniveau während der Verschiebung zu erreichen.
Es ist im Sinne der Erfindung behebig, welche der beiden Funktionen
dem einen oder dem anderen der beiden Führungsteile 10, 20
zugewiesen wird. Es erscheint jedoch wenig zweckmäßig, die
Deformationsfunktion dem innenliegenden der beiden Führungsteile 10,
20 zuzuweisen, da im Innern des Hülsenpuffers 1 der Bauraum
großenteils von Feder- und/oder Dämpfungselementen ausgefüllt wird
und daher nur sehr wenig Bauraum für einen Deformationsvorgaήg zur
Verfügung steht. Dieser Fall wird daher zur Vereinfachung in der weiteren Beschreibung nicht behandelt.
Es ist aus den genannten Gründen günstig, das außenliegende der beiden
Führungsteile 10, 20 nach außen hin deformieren zu lassen, da dort
ausreichender Bauraum zur Verfügung steht. Das innere Führungsteil
der beiden Führungsteile 10, 20 muß in diesem Falle eine Verkürzung
ausführen, welche einerseits die Deformation des äußeren Führungsteils
nicht behindert und andererseits möglichst wenig Widerstand erzeugt,
um die gesamte Deformationskraft nicht übermäßig ansteigen zu lassen. Wichtig ist, daß die Länge des innenliegenden Führungsteils im Grundzustand nicht verringert wird, weil dies zu Lasten der
Überdeckungslänge gehen würde. Hierzu wird die Gleitfläche zwischen Stößel und Hülse in drei Abschnitte (Längenmaße L6, L3 und Lγ)
unterteilt, von denen der erste Abschnitt Ls und der dritte Abschnitt L?
als Gleitflächen funktional notwendig sind, um die Fünrungsfunktion im
Normalbetrieb mit der angestrebten Überdeckungslänge zu erfüllen. Um
die Flächenpressungen bei Querbelastung im Normalbetrieb nicht zu
groß werden zu lassen, dürfen die Abschnitte L6 und lη eine gewisse
Mindestlänge nicht unterschreiten. Der mittlere Abschnitt L, wird im
Durchmesser zurückgenommen und dient nicht mehr als Gleitfläche, muß aber weiterhin die mechanisch steife Verbindung zwischen dem
ersten Abschnitt L6 und dem dritten Abschnitt L? herstellen, um die
Führungsfunktion insgesamt zu erfüllen. Dadurch, daß der Durchmesser
dieses mittleren Abschnitts L3 soweit reduziert wird, wie es erforderlich
ist, daß er innerhalb des Innendurchmessers des rohrförmigen ersten
Abschnitts L6 in diesen hineingeschoben werden kann, wird eine relativ
große, aber widerstandsarme Verkürzung des innenliegenden
Führungsteils erreicht. Die zweiten und dritten Abschnitte L3 und y
können, ähnlich einem Teleskop, ins Innere des ersten Abschnitts L6 sowie in den anschließenden Abschnitt Lj hineingeschoben werden. Für
die Gesamtfunktion ist weiterhin erforderlich, daß die beiden zueinander verschiebbaren Abschnitte im Norrnalbetrieb steif gekoppelt sind und Biegemomente zwischen dem ersten Abschnitt L6 und dem dritten .
Abschnitt Ly zuverlässig übertragen werden können. Ferner ist
notwendig, daß die Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt L6
(rohrförmiger Abschnitt 22) und dem zweiten Abschnitt 1^
(Verlängerungsbuchse 24) durch die Sollbruchverbindung 23 hergestellt
wird, die beim Eintreten eines Überlastzustandes die bis dahin steife
Verbindung trennt. Dies kann z.B. durch Scherbolzen oder ändere
Abreißglieder, aber auch durch lokal geschwächte Verbindungsstege erfolgen. Die Sollbruchverbindung 23 kann entweder kontinuierHch am
Umfang der Verlängerungsbuchse 24 entlang verteilt sein oder aus
gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilten diskreten Einzelelementen
bestehen. Eine ungleichmäßige Verteilung kann z.B. sinnvoll sein, um
die Stabilität unter Querbelastung in einer bestimmten Vorzugsrichtung
zu verstärken, ohne die Auslösekraft bei Längsbelastung zu
beeinflussen.
Mit den beschriebenen Maßnahmen lassen sich die gegenläufigen Forderungen nach großer Überdeckungslänge im Normalbetrieb, großer Verkürzungslänge bei kontrollierter Deformation nach Überlast und Vermeidung der Inanspruchnahme von zusätzlichem Bauraum in der Fahrzeugstruktur gleichzeitig erfüllen.
Es ist eine sehr große Verkürzung erreichbar, bis etwa auf die Hälfte
der ursprünglichen Baulänge. Dies ist in Fig. 2, anhand des
Längenmaßes Lj ' dargestellt.
Das Prinzip der sich ineinander schiebenden Abschnitte 22, '24 des
innenliegenden Führungsteils ist mit verschiedenen Deformations- mustern des außenliegenden Führungsteils kombinierbar, und zwar
sowohl mit einer Aufweitung und Aufspreizung eines Rohrs als auch mit
beispielsweise einer bei regelmäßigen oder unregelmäßigen Stauchung
bzw. Faltung eines Rohrs, wie in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 40a und
40b angedeutet ist.
Das dargestellte Prinzip ist sowohl für eine Bauform des Hülsenpuffers
mit einen innenliegenden Stößel 20 als auch auf eine Bauform des
Hülsenpuffers mit innenliegender Hülse 10 anwendbar. Eine derartige
Bauform ist durch gedankliche Vertauschung von Pufferteller 21 und Befestigungsflansch 11 leicht vorstellbar.
Das Prinzip der teleskopartig ineinander verschiebbaren Abschnitte von
Führungsteilen des Hülsenpuffers kann in Erweiterung der
Ausführungsform nach Figuren 1 und 2 zusätzlich auch auf die Hülse 10
angewendet werden. Diese Erweiterung des Prinzips ist anhand der
Figuren 3 und 4 erläutert, in denen die Hülse im Unterschied zu den
Figuren 1 und 2 statt mit dem Bezugszeichen 10 nunmehr mit dem
Bezugszeichen 50 versehen ist. Die Ausbildung des Stößels 20 "bei der
Ausführungsform nach Figuren 3 und 4 ist identisch zu der Ausbildung bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figuren 1 und 2. Die
Ausbildung der Hülse 50 ist jedoch im Unterschied zu Figuren 1 und 2
zweiteilig in Form von teleskopartig ineinander verschiebbaren
Abschnitten 52, 54 mit zwischenliegender Sollbruchverbindung 53
ausgeführt. Wie in Fig. 4 dargestellt, .verkürzen sich Stößel 20 und
Hülse 50 teleskopartig. Diese Verkürzung kann unter einem gewissen
erwünschten Widerstand stattfinden, z.B. durch die in Fig. 3
dargestellten Bauteile der Sollbruchverbindungen 24, 54 oder auch
durch andere Widerstandselemente zwischen den sich teleskopartig
verschiebenden Bauteilen. Gegebenenfalls kann ein zusätzüches Deformationselement 60 zwischen der Verlängerungsbuchse 24 oder ihrer Stirnplatte 24c und dem Pufferstößel 21 angeordnet werden. Das Deformationselement 60 kann so ausgebildet sein, daß das erforderliche .
Kraftniveau während der gegenseitigen Verschiebebewegung der
Bauteile 22, 24 und 52, 54 erreicht .wird. Alternativ kann das zusätzliche
Deformationselement 60 in Form zweier getrennter Deformationskörper
60a und 60b zwischen dem Pufferteller 21 und dem Abschnitt 52 der
Hülse 50 (Deformationselement 60a) und zwischen dem Abschnitt 22
des Stößels 20 und dem Bund 24d der Verlängerungsbuchse 24
angeordnet werden. In Fig. 4 ist der Hülsenpuffer nach Fig. 3 im Zustand maximaler
Verschiebung dargestellt. Man erkennt, daß gleichzeitig eine
teleskopartige Verschiebung von Stößel 20 und Hülse 50 sowie ggf. eine
Deformation des Deformationselementes 60 bzw. der
Deformationskörper 60a, 60b stattgefunden hat. Eine solche
Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Hülsenpuffers ist zwar relativ
aufwendig, doch kann eine solche Ausführungsform zweckmäßig sein,
wenn der umliegende Bauraum sehr eingeschränkt ist. Im weiteren soll
aber die einfachere Ausfüimmgsform nach Figuren 1 und 2 betrachtet
werden, bei welcher nur der rohrförmige Abschnitt 22 des Stößels 20 teleskopartig verschiebbar ausgebildet ist und von der Hülse 10 umgeben wird.
Das dargestellte Prinzip der teleskopartigen Verschiebung kann
sinngemäß auch auf mehr als zwei ineinander verschiebbare Abschnitte
angewendet werden. Eine derartige Ausbildung kann zweckmäßig sein,
wenn eine noch größere Gesamfrerkürzung des Hülsenpuffers erzielt X werden soll und der entsprechend erforderüche Bauraum in
Urnfangsrichtung des Hülsenpuffers gegeben ist. Es versteht sich, daß
zwischen jeweils zwei der mehreren Abschnitte jeweils eine Sollbruchverbindung vorzusehen ist.
Durch die dargestellte teleskopartige Konstruktion kann die Funktion der
Verschiebung widerstandsarm oder widerstandsfrei ausgeführt werden.
Dadurch kann der Aufbau des erwünschten Kraftniveaus während der
Verschiebung allein und ungestört vom außenliegenden Führungsteil
durch kontrollierte Deformation erfolgen. Durch die klare Trennung der
Funktionen und deren geringe gegenseitige Beeinflussung wird die
Auslegung und Kontrollierbarkeit des Gesamtsystems wesentlich erleichtert gegenüber Konstruktionen, bei denen beide Führungsteile 10,
20 sowohl Deformationsvorgängen als auch Interaktionen unterworfen sind.
Die Auslegung kann noch weiter vereinfacht werden, indem das
Abreißen/Auslösen der Sollbruchverbindung 23 zwischen dem ersten
Abschnitt L6 und dem zweiten Abschnitt L3 beim Anschlag des
innenliegenden Führungsteils zuerst stattfindet und erst kurz danach der
Anschlag und die beginnende Deformation des äußeren Führungsteils
erfolgt. Hierdurch lassen sich die Auslösekraftschwelle und das rήittlere
Kraftniveau während der kontrollierten Deformation getrennt voneinander auslegen und modifizieren.
Die beschriebenen Gehäuseeigenschaften lassen sich mit verschiedenen
Anordnungen von Pufferfedern kombinieren. Beispielsweise kann die
aus dem zweiten Abschnitt L3 und dem dritten Abschnitt L? bestehende
Verlängerungshülse 24 des innenliegenden Führungsteils mit einer
Abstützung in Form der Stirnplatte 24c für das Feder- und/oder
Dämpfungselement 30a versehen werden. Damit läßt sich zusammen mit
dem Auslösen/Abreißen der Sollbruchverbindung 23 auch eine
Abschaltung der Federwirkung des Feder- und/oder Dämpfungs¬
elementes 30a erzielen, um einen Anstieg der Kraft bei zunehmendem Verschiebungsweg zu vermeiden. In diesem Fall muß beachtet werden, daß die Sollbruchverbindung 23 zusätzlich die im Normalbetrieb
auftretenden Kräfte des Feder- und/oder Dämpfungselementes 30a übertragen und dafür ausreichend dimensionert sein muß.
Alternativ kann auf die Abschaltung der Federwirkung verzichtet
werden, wenn das Feder- und Dämpfungselement 40a verwendet wird,
das für eine große Verkürzung geeignet ist. In diesem Falle fehlt die
Stirnplatte 24c der Verlängerungbuchse 24.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Hülsenpuffer (1) für bewegliche oder feste Tragstiukturen (2),
insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit ersten und zweiten
Führungsteilen in Form einer Hülse (10) und eines Stößels (20),
wobei die Hülse (10) ortsfest an der Tragstruktur (2) befestigbar
ist und der Stößel (29) relativ zur Hülse (10) in
Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar ist und bei seiner Verschiebebewegung von der Hülse (10) geführt wird, und mit
einem KraftübertragungsgHed (30; 40) zum nachgiebigen Koppeln des Stößels (20) mit der Tragstruktur (2), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines (20) der beiden
Führungsteile (10, 20; 10, 50) aus zwei oder mehreren,
hintereinander angeordneten länglichen Abschnitten (22, 24; 52,
54) besteht, die im Bereich ihrer angrenzenden Stirnseiten durch
jeweils eine oder mehrere Sollbruchverbindung(en) (23; 53)
untereinander verbunden sind und unterschiedüche
Querschnittsabmessungen aufweisen, derart, daß bei
Überschreitung einer bestimmten Stoßkraft (Auslösekraft) auf
den Hülsenpuffer (1) die Sollbruchverbindung(en) (23; 53) abreißt bzw. abreißen und sich die länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) teleskopartig ineinander schieben.
2. Hülsenpuffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innen liegende Führungsteil (20) aus den hintereinander angeordneten länglichen Abschnitten (22, 24) besteht.
3. Hülsenpuffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das außen Hegende Führungsteil (50) aus den hintereinander angeordneten länglichen Abschnitten (52, 54) besteht.
4. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Führungsteile (20, 10; 50, 10) so ausgebildet ist, daß es sich nach Überschreiten der Auslösekraft durch kontrolüerte Deformation unter einem hohen, im wesentlichen gleichbleibenden Kraftniveau verkürzt.
5. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Fuhrungsteile (10, 20; 10, 50), daß das Abreißen der Sollbruchverbindung . (23; 53) im Laufe der Verschiebebewegung des Stößels (20) zuerst eintritt und erst kurz danach der Beginn einer Deformation des anderen Führungsteils (10) erfolgt.
6. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopartig verschiebbaren länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) zylindrische, rohrförmige Gestalt aufweisen.
7. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchverbindung (23; 53) zusammen mit einem oder mehreren der teleskopartig verschiebbaren länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) ein einstückiges Bauteil bildet.
8. Hülsenpuffer nach eihem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchverbindung (23; 53) radial zwischen den angrenzenden Stirnseiten der teleskopartig verschiebbaren länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) angeordnet ist und in Umfangsrichtung der Abschnitte (22, 24; 52, 54) durchgehend oder unterbrochen ausgebildet ist.
9. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als KraftübertragungsgHed ein Feder- und/oder Dämpfungselement (30a) vorgesehen ist, welches sich zwischen der Tragstruktur (2) und einer Stirnplatte (24c) des einen länglichen Abschnitts (24) mit der ■ geringeren Querschnittsabmessung abstützt, wobei das Feder- und/oder Dämpfungselement (30a) so ausgelegt ist, daß es sich nur bis zum maximalen Pufferhub des Stößels (20) in dessen Normalbetrieb verkürzen kann
10. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen (L^ und L3) der teleskopartig verschiebbaren länglichen Abschnitte (22, 24; 52, 54) gleich groß gewählt sind.
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