DE1219963B

DE1219963B - Puffer mit hydraulischer Stossdaempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1219963B
Application number: DES74281A
Authority: DE
Original assignee: Repusseau & Cie SA Des Ets
Current assignee: Repusseau & Cie SA Des Ets
Priority date: 1960-06-09
Filing date: 1961-06-09
Publication date: 1966-06-30
Also published as: FR79539E; NL122163C; GB983394A; CH372704A; NL265708A; FR1285242A; BE604723A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MBWmt PATENTAMT Int. CL:

B61g

AUSLEGESCHRIFT

B 6Od
Deutsche Kl.: 20 e - 25

Nummer: 1219 963

Aktenzeichen: S 7428111/20 e

Anmeldetag: 9. Juni 1961

Auslegetag: 30. Juni 1966

Die Erfindung betrifft einen Puffer, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit hydraulischer Stoßdämpfungsvorrichtung, die in Parallelschaltung zu der Pufferfeder wirksam ist und aus einem hohlen Tauchkolben besteht, der in Abhängigkeit von der Bewegung des Pufferstößels zwangläufig in einem relativ zur Pufferhülse im wesentlichen festen, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinder teleskopartig verschiebbar ist, wobei der Tauchkolben eine mindestens eine Drosselöffnung besitzende Drosseleinrichtung für den gedrosselten Austritt der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinderinnenraum bei der Einschubbewegung des Tauchkolbens aufweist.

Puffer dieser Art sind bereits bekannt. Sie sind derart ausgebildet, daß der hohle Tauchkolben fest mit dem Pufferstößel verbunden ist, wobei zwischen dem Umfang des Tauchkolbens und der Innenwandung des Zylinders Durchtrittsöffnungen für die beim Pufferstoß zu verdrängende Hydraulikflüssigkeit vorgesehen sind, welche sich mit zunehmendem Eindringen des Tauchkolbens in den hierfür vorgesehenen Raum des Zylinders verengen, so daß also mit zunehmender Verschiebung des Puffers eine zunehmende Bremskraft wirksam wird. Neben diesen in Abhängigkeit vom Hub veränderlichen Durchtritts-Öffnungen, die bei kleineren Geschwindigkeiten der abzubremsenden Masse allein imstande sind, durch Drosselwirkung deren kinetische Energie aufzuzehren, sind noch ein oder mehrere, von federbelasteten Ventilen geschlossene Durchlässe vorgesehen, deren Querschnittsgröße und Ventilfederbelastung so abgestimmt sein kann, daß die Ventile erst bei größeren Geschwindgikeiten der abzubremsenden Massen geöffnet werden und dadurch den Bremsdruck auf dem zulässigen Höchstmaß halten.

Während bei diesen bekannten Puffern die hydraulische Stoßdämpfungsvorrichtung eine progressive Wirkung aufweist, ist es insbesondere bei Schienenfahrzeugen wünschenswert, daß eine etwa gleichbleibende Dämpfungswirkung über den gesamten Pufferweg erreicht wird und daß die Dämpfungskraft unmittelbar nach Einleiten des Pufferstoßes unabhängig von dem Pufferweg vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Puffer der eingangs geschilderten Art derart auszubilden, daß insbesondere bei geringen Zusammendrückgeschwindigkeiten, die z. B. bei normalen Kupplungsstößen, einseitiger Belastung beim Durchfahren von Kurven usw. auftreten, der Einfluß des Stoßdämpfers sehr klein ist und bei bedeutenden Zusammendrückgeschwindigkeiten, die z. B. bei einem Zusammenstoß zweier oder mehrerer Eisen-Puffer mit hydraulischer
Stoßdämpfungsvorrichtung

Anmelder:

Societe Anonyme des Etablissements
Repusseau & Cie.,
Levallois-Perret, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Eder, Patentanwalt,

München 13, Elisabethstr. 34

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 9. Juni 1960 (829 491),

vom 13. April 1961 (858 581)

bahnwagen entstehen und die Gefahr in sich bergen, daß die zu befördernde Ware oder sogar Bauteile des Fahrzeuges beschädigt werden, der Stoßdämpfer unverzüglich mit voller Wirkung in Tätigkeit tritt, wobei die Dämpfungswirkung während eines Pufferhubes jeweils möglichst gleichbleibend sein soll.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Drosseleinrichtung in der dem Zynnderinnenraum zugewandten Stirnseite des Tauchkolbens angeordnet ist und den Zylinderinnenraum mit dem Innenraum des Tauchkolbens verbindet.und daß in der Drosselöffnung ein diese in Ruhestellung des Puffers offenlassender Steuerschieber angeordnet ist, der unter Einwirkung des sich im Zylinderinnenraum bei der Einschubbewegung des Tauchkolbens aufbauenden Druckes entgegen den Kräften zweier stufenweise wirksam werdender Federn in der Drosselöffnung verschiebbar ist, wobei der Steuerschieber in der ersten Stufe entgegen der Kraft der ersten Feder in eine die Drosselöffnung abschließende Stellung und in der zweiten Stufe entgegen der Kraft der zweiten Feder in eine die Drosselöffnung wieder freigebende Stellung bewegbar ist, wobei die zweite Feder wesentlich stärker ist als die erste.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht dabei darin, daß der Steuerschieber koaxial zum Tauchkolben angeordnet und an seinem dem Zylinderinnenraum zugewandten Ende als in die Drosselöffnung eingepaßter Verschlußteller ausgebildet ist, an den sich ein gegenüber dem Durchmesser des Verschlußtellers verjüngter, den Drosselquerschnitt bestimmender Schaft anschließt.

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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Anschlagteil zwischen- der auf dem Steuerschieber abgestützten ersten Feder und der auf dem Tauchkolben abgestützten zweiten Feder eingespannt ist, wobei noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform darin besteht, daß «te?⁴ Steuerschieber zur Begrenzung des Federwe.ges. der;-ersten Feder einen mit dem Anschlagteil zusammenwirkenden Anschlag aufweist. '-" '

Schließlich besteht noch eine vorteilhafte. Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die zweite Feder auf einem in den Tauchkolben eingesetzten Gehäuse abgestützt ist, welches über eine Leitung mit dem Innenraum des Tauchkolbens verbunden ist.

An Hand der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Puffer mit eingebauter erfindungsgemäßer Stoßdämpfungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 bei geändertem Einbau der Stoßdämpfungsvorrichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Stoßdämpfungsvorrichtung,

F i g. 4 einen Längsschnitt der Drosseleinrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Abdichtung der Stoßdämpfungsvorrichtung,

Fig. 6, 7 und 8 Schnitte, die die Drosseleinrichtung in verschiedenen Arbeitsphasen darstellen, und

F i g. 9 eine Teilansicht einer besondere Einzelheit einer Variante der Erfindung.

Bei den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Puffern ist die Stoßdämpfungsvorrichtung E in Parallelschaltung zu den Pufferfedern C im Puffer eingebaut.

Der Puffer weist wie üblich eine Pufferhülse A auf, in welcher ein Pufferstößel B gleitet. Dieser wirkt auf eine oder mehrere Pufferfedern C ein. Der Pufferstößel ist durch einen oder mehrere Keile D in der Pufferhülse gehalten.

Die parallel. zu den Pufferfedern C eingebaute Stoßdämpfungsvorrichtung E ist mit ihren Enden entweder an der Pufferhülse A und am Pufferstößel B oder an Lagerplatten F und G befestigt, die zwischen diesen Teilen und den Pufferfedern C liegen, und zwar erfolgt die Befestigung durch Verbindungsteile H und/.

Die eigentliche Stoßdämpfungsvorrichutng E (Fig. 3) besteht im wesentlichen aus einem Zylinder a, in welchem ein hohler Tauchkolben c gleitend gelagert ist, dessen Innenraum mit C₁ bezeichnet ist. Der Kopf des Tauchkolbens c ist gegenüber dessen übrigem Durchmesser vergrößert und mit Abdichtungen b versehen. In der Mitte des Kopfes des Tauchkolbens c ist eine Drosseleinrichtung in einem Gehäuse e untergebracht. Die Drosseleinrichtung besitzt einen Steuerschieber j, dessen eines Ende in den Zylinderinnenraum a_x durch eine kalibrierte Drosselöffnung J₁ eintritt, die im Kopf des Tauchkolbens c angebracht ist, während das andere Ende des Steuerschiebers / sich auf ein federndes System abstützt, welches aus einer ersten Feder s mit geringer Federhärte und einer zweiten Feder u mit großer Federhärte besteht. Der Steuerschieber/, der mit seinem Durchmesser genau in die kalibrierte Öffnung J₁ eingepaßt ist, weist an dem in den Zylinderinnenraum a_x ragenden Ende einen Verschlußteller J₃ von gleichem Durchmesser auf, welcher dadurch gebildet wird, daß sich ah diesen Verschlußteller/₃ ein kurzer Schaft I^ mit verjüngtem - Querschnitt > anschließt. Dieser verjüngte Schaft^bestimmt für eine gegebene Stellung einen kalibrierten 'Querschnitt der Drosselöffnung;^ für den Öldurchfluß für eine nachfolgend noch näher erläuterte Aufgabe. Der Steuerschieber/ wird durch einen jtnit dem Kopf des Tauchkolbens c fest verbundenen Ring q geführt und gehalten, der Kanäle q_x (F i g. 4) aufweist, deren Querschnitte für den Öldurehfluß reichlich bemessen sind.

ίο Das Innere des Gehäuses e ist durch eine reichlich bemessene Leitung m mit dem Innenraum C₁ des Tauchkolbens c verbunden, wobei das freie Ende der Leitung m stets im unteren Teil des Innenraumes C₁ des Tauchkolbens c und damit unterhalb des Spiegels r der Hydraulikflüssigkeit verbleibt.

Zur Abdichtung zwischen dem Zylinder α und dem Tauchkolben c sind weiter Dichtungen / beispielsweise in Form elastischer Ringe mit trapezförmigem Querschnitt sowie eine oder mehrere Gummidichtungen g (F i g. 3 und 5) vorgesehen. Der Querschnitt der Gummidichtungen g weist einen verdickten Teil mit Lippen auf, die sich fest an die Außenwand des Tauchkolbens c anlegen. Nach außen endet dieser verdickte Teil in einer Scheibe g_t (F i g. 5) von ge-

ringer Dicke, die durch eine seine Längsverschiebung begrenzende Scheibe ρ dicht an die Stirnseite des Zylinders α angepreßt ist. Das von der Drosseleinrichtung abgewandte Ende des Tauchkolbens c ist flanschartig erweitert, wobei zwischen dieser Er-Weiterung und dem ihm zugeordneten Ende des Zylinders α ein Balg h vorgesehen ist, welcher die Außenfläche des Tauchkolbens c schützend umgibt. Der Raum zwischen dem Balg h und der Außenfläche des Tauchkolbens c steht über eine Leitung η mit dem oberen Teil des Innenraums C₁ des Tauchkolbens c in Verbindung.

Der Innenraum C₁ des Tauchkolbens c ist in seinem unteren Teil über einen Kanal/ mit einer zwischen dem Kopf des Tauchkolbens c und den Abdichtungen / gebildeten Kammer verbunden. Eine Bohrung i am oberen Teil des Tauchkolbens c ermöglicht den Zutritt der Außenluft zu dem zwischen Balg/z und Tauchkolben c gebildeten Raum.

Bei dem in F i g. 1 und 2 in Ruhestellung dargestellten Puffer befindet sich der Tauchkolben c der Stoßdämpfungsvorrichtung in seiner äußersten Ausgangsstellung, und der Steuerschieber 7 nimmt die in Fig. 6 dargestellte Stellung ein, d. h., der am Steuerschieber 7 angeordnete Schaft j_z mit verjüngtem Querschnitt befindet sich in der kalibrierten Drosselöffnung J₁ des Kopfes des Tauchkolbens c, wobei eine geringe Drosselwirkung erzielt wird.

Infolge der Verbindung der Stoßdämpfungsvorrichtung einerseits mit der Pufferhülse A und andererseits mit dem Pufferstößel B bewirkt jede Verschiebung des Pufferstößels B die gleiche Verschiebung des Tauchkolbens c der Stoßdämpfungsvorrichtung.

Bei einer langsamen Verschiebung des Pufferstößels bewirkt der drosselnde Durchgangsquerschnitt um den Schaft/₂ des Steuerschiebers / einen bestimmten Widerstand, der im Zylinderinnenraum Ci₁ (F i g. 3) des Zylinders α einen gewissen Druck schafft. Dieser Druck, der auf den Kopf des Tauchkolbens c ausgeübt wird, ist jedoch auf Grund entsprechender Bemessung des Durchgangsquerschnitts um den Schaft J₂ des Steuerschiebers 7 so gering, daß bis zu einer sogenannten kritischen Zusammendrückgeschwindigkeit des Puffers keine Verschiebung des

Steuerschiebers/ und damit keine nennenswerte Erhöhung des Druckes im Zylinderinnenraum Ci₁ stattfindet, wobei das Öl durch die Kanäle^ und die Leitung m in den Innenraum C₁ des Tauchkolbens c strömt.

Wenn dagegen die Zusammendrückgeschwindigkeit des Puffers die genannte kritische Geschwindigkeit überschreitet, ist der Durchflußquerschnitt um den Schaft Z₂ des Steuerschiebers / nicht mehr ausreichend, um eine Druckerhöhung in dem Zylinderinnenraum Ci₁ zu verhindern, so daß eine Erhöhung des Druckes im Zylinderinnenraum O₁ eintritt. Dieser auf den Kopf des Tauchkolbens c einwirkende Druck treibt den Steuerschieber / ins Innere des Tauchkolbens c, wobei die schwächere erste Feder s des elastischen Systems um den Abstand χ zusammengedrückt wird. Hierbei wird die kalibrierte Drosselöffnung J₁ verschlossen (F i g. 7), und der Druck im Zylinderinnenraum a_x steigt augenblicklich an. Ein neuerlicher ölabfluß aus dem Zylinderinnenraum U₁ kann ao nur dann erfolgen, wenn der Steuerschieber/ vollkommen in das Innere des Tauchkolbens c geschoben ist (Fig. 8), d. h. nachdem auch die stärkere Feder u des elastischen Systems um einen gewissen Betrag zusammengedrückt wurde. Dieser Betriebsphase des Puffers entspricht ein bestimmter im Zylinderinnenraum U₁ bestehender Druck, der dann während des ganzen Hubes des Tauchkolbens im wesentlichen konstant bleibt, und zwar selbst dann, wenn die Zusammendrückgeschwindigkeit des Puffers abnimmt. Wenn diese Geschwindigkeit abnimmt, treibt nämlich die Kraft des elastischen Systems den Steuerschieber / zurück, so daß dieser die kalibrierte Drosselöffnung J₁ wieder verschüeßt und dadurch einen erneuten Druckanstieg in dem Zylinderinnenraum U₁ hervorruft. Die Größe des sich hierbei in dem Zylinderinnenraum O₁ einstellenden Druckes hängt von der Bemessung der zweiten Feder u ab.

Bei der Entspannung des Puffers kehrt das in den Innenraum C₁ des Tauchkolbens c gedruckte Öl durch die Leitung m, die Kanäle q_x und die vom Schaft /₂ des Steuerschiebers 7 gedrosselte Drosselöffnung Z₁ wieder zurück in den Zylinder α.

Bei dem Kompressionshub wird infolge des unterschiedlichen Durchmessers des Kopfes und des übrigen Körpers des Tauchkolbens c hinter dem Kolbenkopf ein Unterdruck geschaffen. Dieser Unterdruck wird durch einen Zustrom von Öl aus dem Innenraum C₁ des Tauchkolbens c über den Kanal I kompensiert.

Falls durch die Abdichtungen/ und g hindurch noch Ölverluste auftreten, so werden diese durch den Balg h aufgefangen. Falls diese Ölverluste einen bestimmten Stand erreichen, so fließt das Öl durch die Leitung« im Verlaufe eines Kompressionshubes wieder in die Kammer C₁ zurück. Ebenso kann die Rückführung des Öles in die Kammer C₁ auf die in F i g. 9 dargestellte Weise gesichert werden. Ein Becher ν nimmt das durch die Dichtung g hindurchsickernde Öl auf. Der untere Teil dieses Bechers ist durch eine biegsame Leitung w mit einer in den oberen Teil des Innenraumes C₁ des Tauchkolbens c mündenden Öffnung verbunden. Bei jeder Zusammendrückung der Stoßdämpfungsvorrichtung wird das Öl wieder in diesen Innenraum C₁ zurückgeführt.

Claims

Patentansprüche:

1. Puffer, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit hydraulischer Stoßdämpfungsvorrichtung, die in Parallelschaltung zu der Pufferfeder wirksam ist und aus einem hohlen Tauchkolbens besteht, der in Abhängigkeit von der Bewegung des Pufferstößels zwangläufig in einem relativ zur Pufferhülse im wesentlichen festen, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinder teleskopartig verschiebbar ist, wobei der Tauchkolben eine mindestens eine Drosselöffnung besitzende Drosseleinrichtung für den gedrosselten Austritt der Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinderinnenraum bei der Einschubbewegung des Tauchkolbens aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung in der dem Zylinderinnenraum (O₁) zugewandten Stirnseite des Tauchkolbens (c) angeordnet ist und den Zylinderinnenraum mit dem Innenraum (C₁) des Tauchkolbens verbindet und daß in der Drosselöffnung (Z₁) ein diese in Ruhestellung des Puffers offenlassender Steuerschieber (/) angeordnet ist, der unter Einwirkung des sich im Zylinderinnenraum bei der Einschubbewegung des Tauchkolbens aufbauenden Druckes entgegen den Kräften zweier stufenweise wirksam werdender Federn (s und u) in der Drosselöffnung verschiebbar ist, wobei der Steuerschieber in der ersten Stufe entgegen der Kraft der ersten Feder (s) in eine die Drosselöffnung abschließende Stellung und in der zweiten Stufe· entgegen der Kraft der zweiten Feder (u) in eine die Drosselöffnung wieder freigebende Stellung bewegbar ist, wobei die zweite Feder (u) wesentlich stärker ist als die erste (s).

2. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (7) koaxial zum Tauchkolben angeordnet und an seinem dem Zylinderinnenraum zugewandten Ende als in die Drosselöffnung (Z₁) eingepaßter Verschlußteller (Z₃) ausgebildet ist, an den sich ein gegenüber dem Durchmesser des Verschlußtellers verjüngter, den Drosselquerschnitt bestimmender Schaft (Z₂) anschließt.

3. Puffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagteil (i) zwischen der auf dem Steuerschieber (/) abgestützten ersten Feder (s) und der auf dem Tauchkolben (c) abgestützten zweiten Feder (κ) eingespannt ist.

4. Puffer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (Z) zur Begrenzung des Federweges der ersten Feder (s) einen mit dem Anschlagteil (i) zusammenwirkenden Anschlag aufweist.

5. Puffer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (u) auf einem in den Tauchkolben (c) eingesetzten Gehäuse (e) abgestützt ist, welches über eine Leitung (m) mit dem Innenraum (C₁) des Tauchkolbens verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 471803, 494123, 952.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen