DE29610365U1

DE29610365U1 - Anschlagpuffer, insbesondere Querpuffer

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Publication number: DE29610365U1
Application number: DE29610365U
Authority: DE
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2006-06-05

Description

Anschlagpuffer, insbesondere Querpuffer

Beschreibung

Diese Erfindung betrifft einen Anschlagpuffer, insbesondere Querpuffer, wiederum für Drehgesteile von iuftgefederten Schienenfahrzeugen, umfassend einen rotationssymmetrischen Körper aus Gummi oder gummiähniichem Kunststoff, bestehend wiederum aus einem Unterbau, in dessem Bereich in Wirkungsrichtung der Kraft F ein Hohlraum vorhanden ist, sowie aus einem Oberbau mit der Gesamthöhe H, der von einer im wesentlichen ebenflächigen Stirnfläche sowie einer Außenkontur umrahmt ist, wobei die Außenkontur so gestaltet ist, daß zur Stirnfläche hin eine Durchmesserverringerung des Oberbaus auftritt; ferner ein Befestigungssystem aus Metall oder hochbelastbarem Kunststoff (z.B. Kunststoff auf Basis PPE; Warenzeichen &ldquor;Vestoran" der Firma Hüls), bestehend wiederum aus einem Befestigungsflansch und einem Kontaktteil, das an dem Körper anvulkanisiert ist und dabei insbesondere innerhalb des Seitenbereiches des Unterbaues angeordnet ist; sowie eine Anschlagfläche, in deren Bereich der Hohlraum des Körpers seinen größten Durchmesser D besitzt (DE-U-19 25 046, US-A-2 893 665).

Bei Anschlagpuffern, insbesondere bei Queranschlägen in Drehgestellen von Iuftgefederten Schienenfahrzeugen, sind folgende Anforderungen wünschenswert. Der Kennlinienverlauf eines solchen Querpuffers sollte sich idealerweise aus einem möglichst langen, linearen Kennlinienverlauf mit einer niedrigen Federsteifigkeit und einem stark progressiven Kennlinienverlauf zusammensetzen. Der Übergangsbereich beider Teilkennlinien sollte möglichst klein gestaltet werden, wobei ein Knick in der Kennlinie optimal wäre. Der Querpuffer sollte große Einfederungen bei sehr kleinen Bauhöhen ermöglichen. Ein langer, linearer Kennlinienverlauf mit einer niedrigen Federsteifigkeit ist Wünschenwert, um auftretende Anfangskräfte über einen längeren Einfederungsweg aufzunehmen, ohne daß der Queranschlag größere negative Auswirkungen auf den Komfort des Schienenfahrzeuges zur Folge hat. Der progressive Kenlinien verlauf wird zur Aufnahme der auftretenden Maximalkräfte benötigt.

Gummi ist ein elastischer, inkompressibler Werkstoff. Beim Verformen eines Druckpuffers kann das verdrängte Gummivolumen nur an den den Puffer begrenzenden Außenkonturen ausweichen, was eine Wirkflächenvergrößerung zur Folge hat. Die Steifigkeit eines Druckpuffers ist unter anderem eine Funktion der Wirkfläche. Bei einer Vergrößerung der Wirkfiäche steigt die Steifigkeit des Druckpuffers an. Ein Druckpuffer hat deswegen einen natürlichen progressiven Kennlinienverlauf.

Im Hintergrund der oben genannten Aufgabenstellung zeichnet sich der gattungsgemäße Anschlagpuffer gemäß Kennzeichen des Anspruches 1 durch folgende Merkmale aus;

- Die Außenkontur des Oberbaues ist abgestuft gestaltet, und zwar unter Bildung eines oberen Seitenteiles mit der Höhe Hi und einem Anstiegswinkel &bgr; sowie eines unteren Seitenteiles mit der Höhe H₂ und einem Anstiegswinkel &agr;, wobei der Winkel &bgr; größer ist als der Winke! &agr;, und zwar jeweils bezogen auf die Wirkungsrichtung der Kraft F.

- Die Innenkontur des Hohlraumes ist so ausgelegt, daß bei einem Anstiegswinkel &ggr;, und zwar bezogen auf die Anschlagfläche, eine maximale Hohlraumhöhe H3 entsteht, wobei die Höhe H3 kleiner ist als die Höhe Hi des oberen Seitenteiles.

Im diesem Zusammenhang gelten zweckmäßigerweise folgende Parameter:

- Hi = (0,3 bis 0,7) &khgr; &EEgr;
H₂ = (0,7 bis 0,3) &khgr; &EEgr;

- &agr; = 0 bis 30°, insbesondere 5 bis 30°
&bgr; = 10 bis 55°

&ggr; =10 bis 50°

Ferner ist es von Vorteil, wenn insbesondere die Außenkontur des oberen Seitenteiles konkav ausgebildet ist.

Ebenso zweckmäßig ist es, die Innenkontur des Hohlraumes im Bereich der maximalen Hohlraumhöhe H₃ ebenfalls konkav auszubilden, wobei sich der Hohlraum vorteilhafterweise im wesentlichen über die gesamte Anschlagfläche erstreckt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt eines Querpuffers im unbelasteten Zustand; Fig. 2 den Querschnitt eines Querpuffers im belasteten Zustand; Fig. 3 ein Diagramm. In Verbindung mit den Fig. 1 und 2 gilt dabei folgende Bezugszifferniiste:

1 Gummikörper 1' Gummikörper

2 Unterbau

3 Oberbau mit der Gesamthöhe H

4 Stirnfläche (Kontaktfläche) 4' Stirnfläche (Kontaktfläche)

5 Außenkontur

5a oberes Seitenteil mit der Höhe Hi und dem Anstiegswinkel &bgr;

5b unteres Seitenteil mit der Höhe H₂ und dem Anstiegswinkel &agr;

5c Absatz

5 Außenkontur

6 Befestigungssystem 6a Flansch

6b Kontaktteil zum Gummikörper

7 Anschlagfläche

8 Hohlraum in Wirkungsrichtung der Kraft F mit maximaler Höhe H₃

9 Innenkontur mit Anstiegswinkel &ggr;

9' Auflagefläche (innenkontur im belasteten Zustand)

Sämtliche in den Ansprüchen 1 bis 8 festgehaltenen konstruktiven Merkmale beziehen sich auf den unbelasteten Zustand.

Während der Pufferkörper aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff rotationssymmetrisch ist, und zwar umfassend alle Bauteile (Unterbau, Oberbau, Stirnfläche, Außenkontur, Innenkontur des Hohlraumes), kann das Befestigungssystem, insbesondere im Flanschbereich asymmetrisch konstruiert sein.

in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 wird nun die Wirkungsweise bzw. der Kennlinienveriauf eines Querpuffers näher beschrieben.

Der Querpuffer gemäß Fig. 1 besitzt in Wirkungsrichtung der Kraft einen Hohlraum (8). Durch den Hohlraum hat der Querpuffer die Wirkungsweise eines in Reihe geschalteten Druck-Schub-Elementes. Ein auf Schub belastetes Element hat gegenüber einem auf Druck belasteten Element eine wesentlich geringere Steifigkeit und weist im allgemeinen keinen progressiven Kennlinienveriauf auf. Bei Einfederung des Querpuffers gemäß Fig. 2 wird deswegen der Oberbau (3) des Gummikörper (1,1') in den unten liegenden Hohlraum verschoben, wobei sich die Außenkontur (5) des Puffers an der Kontaktfläche (4) anlegt. Dieser Vorgang hat eine stetige Vergrößerung der Kontaktfläche (4') zur Folge (Fig. 2), die jedoch keinen größeren Einfluß auf die Pufferkennlinie hat. Die Pufferkennlinie wird von der Schubsteifigkeit des in der Ebene des Hohlraumes verbleibenden Gummiquerschnittes bestimmt.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Querpuffers wird ein langer linearer Kennlinienverlauf mit geringer Steifigkeit realisiert

Die Innenkontur (9) des Hohlraumes (8) innerhalb des Unterbaues (2) ist so ausgelegt, daß die Gummikontur erst bei Erreichen des angestrebten Übergangspunktes vom linearen in den progressiven Bereich der Kennlinie, plötzlich und mit der gesamten Auflagefläche (9') gleichzeitig, mit der Anschiagfiäche (7) in Kontakt tritt (Fig. 2). Der Kontakt erfolgt ohne vorherige

Abrollkontakte, die zu einem Verschwimmen des Übergangsbereiches der beiden Kennlinienverläufe führen würde.

Durch das völlige Ausfüllen des Hohlraumes (8) wird das vorher in Reihe geschaltete Schubelement entkoppelt. Zusätzlich wird das im Unterbau (2) befindliche Gummivoiumen gekammert und hat wegen der Inkompressibilität des Gummiwerkstoffes keinen Einfluß mehr auf das elastische Verhalten des Querpuffers. Die Gummikontur des Oberbaues (3) ist so gewählt, daß der Vorgang des nicht steifigkeitserhöhenden Anlegens der Außenkontur (5) genau zu dem Zeitpunkt des Kennlinienüberganges abgeschlossen ist, an dem die Gummikontur im Hohlraum mit der Anschlagfläche (7) in Kontakt tritt (Fig. 2). Die Außenkontur (5') liegt zu diesem Zeitpunkt genau bis zu dem in der Höhe definierten, auf die Einfederung abgestimmten Absatz (5c), vollflächig an der oberen Kontaktfläche (4¹) an (Fig. 2). Das Ergebnis ist ein sprunghafter Steifigkeitsanstieg.

Nach dem Zeitpunkt des Kennliniensprunges verbleibt lediglich ein Druckelement mit einer relativ geringen Höhe, das bei weiterer Einfederung einen stark progressiven Kennlinienverlauf aufweist.

Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt den oben beschriebenen Kennlinienverlauf, und zwar unter dem Gesichtspunkt des Weges L in mm (Abszisse) in Abhängigkeit der Kraft F in KN (Ordinate).

Claims

* t Ansprüche

1. Anschlagpuffer, insbesondere Querpuffer, insbesondere wiederum für Drehgestelle von luftgefederten Schienenfahrzeugen, umfassend

- einen rotationssymmetrischen Körper (1) aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff, bestehend wiederum aus

- einem Unterbau (2), in dessem Bereich in Wirkungsrichtung der Kraft F ein Hohlraum (8) vorhanden ist, sowie aus

- einem Oberbau (3) mit der Gesamthöhe H, der von einer im wesentlichen ebenflächigen Stirnfläche (4) sowie einer Außenkontur (5) umrahmt ist, wobei die Außenkontur so gestaltet ist, daß zur Stirnfläche hin eine Durchmesserverringerung des Oberbaus auftritt; ferner

- ein Befestigungssystem (6) aus Metall oder hochbelastbarem Kunststoff, bestehend wiederum aus einem Befestigungsflansch (6a) und einem Kontaktteil (6b), das an dem Körper anvulkanisiert ist und dabei insbesondere innerhalb des Seitenbereiches des Unterbaues (2) angeordnet ist; sowie

- eine Anschlagfläche (7), in deren Bereich der Hohlraum (8) des Körpers seinen größten Durchmesser D besitzt;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Außenkontur (5) des Oberbaues abgestuft gestaltet ist (Absatz 5c), und zwar unter Bildung eines oberen Seitenteiles (5a) mit der Höhe Hi und einem Anstiegswinkel &bgr; sowie eines unteren Seitenteiles (5b) mit der Höhe H₂ und einem Anstiegswinkel &agr;, wobei der Winkel &bgr; größer ist als der Winkel &agr;, und zwar jeweils bezogen auf die Wirkungsrichtung der Kraft F; und daß

- die Innenkontur (9) des Hohlraumes (8) so ausgelegt ist, daß bei einem Anstiegswinkel &ggr;, und zwar bezogen auf die Anschlagfläche (7), eine maximale Hohlraumhöhe H₃ entsteht, wobei die Höhe H3 kleiner ist als die Höhe Hi des oberen Seitenteiles (5a).

2. Anschlagpuffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Höhe Hi des oberen Seitenteiles (5a) und die Höhe H2 des unteren Seitenteiles (5b) folgende Parameter gelten: Hi = (0,3 bis 0,7) &khgr; &EEgr;
H₂= (0,7 bis 0,3) &khgr; &EEgr;

3. Anschlagpuffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &agr; des unteren Seitenteiles (5b) 0 bis 30°, insbesondere 5 bis 30°, beträgt.

4. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &bgr; des oberen Seitenteiles (5a) 10 bis 55° beträgt.

5. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &ggr; des Hohlraumes (8) 10 bis 50° beträgt.

6. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Seitenteile (5a, 5b), insbesondere die Außenkontur des oberen Seitenteiles (5a), konkav ausgebildet ist.

7. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur (9) des Hohlraumes (8) im Bereich der maximalen Hohlraumhöhe H₃ konkav ausgebildet ist.

8. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum (8) im wesentlichen über die gesamte Anschlagfläche (7) erstreckt.