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DE29610365U1 - Bumpers, especially cross buffers - Google Patents

Bumpers, especially cross buffers

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DE29610365U1
DE29610365U1 DE29610365U DE29610365U DE29610365U1 DE 29610365 U1 DE29610365 U1 DE 29610365U1 DE 29610365 U DE29610365 U DE 29610365U DE 29610365 U DE29610365 U DE 29610365U DE 29610365 U1 DE29610365 U1 DE 29610365U1
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Description

Anschlagpuffer, insbesondere QuerpufferStop buffers, especially transverse buffers

BeschreibungDescription

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 „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).This invention relates to a stop buffer, in particular a transverse buffer, again for bogies of air-sprung rail vehicles, comprising a rotationally symmetrical body made of rubber or rubber-like plastic, again consisting of a substructure, in the area of which there is a hollow space in the direction of action of the force F, and of a superstructure with the total height H, which is framed by a substantially flat front surface and an outer contour, the outer contour being designed in such a way that a reduction in the diameter of the superstructure occurs towards the front surface; furthermore, a fastening system made of metal or highly resilient plastic (e.g. plastic based on PPE; trademark "Vestoran" of the company Hüls), again consisting of a fastening flange and a contact part which is vulcanized onto the body and is arranged in particular within the side area of the substructure; as well as a stop surface in the area of which the cavity of the body has its largest diameter D (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.The following requirements are desirable for stop buffers, especially for transverse stops in bogies of air-sprung rail vehicles. The characteristic curve of such a transverse buffer should ideally consist of a long, linear characteristic curve with low spring stiffness and a strongly progressive characteristic curve. The transition area between the two partial characteristic curves should be as small as possible, with a kink in the characteristic curve being optimal. The transverse buffer should enable large deflections with very small construction heights. A long, linear characteristic curve with low spring stiffness is desirable in order to absorb initial forces that occur over a longer deflection path without the transverse stop having a major negative impact on the comfort of the rail vehicle. The progressive characteristic curve is required to absorb the maximum forces that occur.

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.Rubber is an elastic, incompressible material. When a pressure buffer is deformed, the displaced rubber volume can only escape at the outer contours that limit the buffer, which results in an increase in the effective area. The stiffness of a pressure buffer is, among other things, a function of the effective area. When the effective area is increased, the stiffness of the pressure buffer increases. A pressure buffer therefore has a natural progressive characteristic curve.

Im Hintergrund der oben genannten Aufgabenstellung zeichnet sich der gattungsgemäße Anschlagpuffer gemäß Kennzeichen des Anspruches 1 durch folgende Merkmale aus;In the background of the above-mentioned task, the generic stop buffer according to the characterizing part of claim 1 is characterized by the following features;

- 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.- The outer contour of the superstructure is designed in a stepped manner, forming an upper side part with a height Hi and a rise angle β and a lower side part with a height H 2 and a rise angle α, where the angle β is greater than the angle α, in each case in relation to the direction of action of the force 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.- The inner contour of the cavity is designed in such a way that at a rise angle γ, namely relative to the stop surface, a maximum cavity height H3 is created, whereby the height H3 is smaller than the height Hi of the upper side part.

Im diesem Zusammenhang gelten zweckmäßigerweise folgende Parameter:In this context, the following parameters apply:

- Hi = (0,3 bis 0,7) &khgr; &EEgr;
H2 = (0,7 bis 0,3) &khgr; &EEgr;- Hi = (0.3 to 0.7) × �EEgr;
H 2 = (0.7 to 0.3) × �EEgr;

- &agr; = 0 bis 30°, insbesondere 5 bis 30°
&bgr; = 10 bis 55°- α = 0 to 30°, in particular 5 to 30°
β = 10 to 55°

&ggr; =10 bis 50°γ =10 to 50°

Ferner ist es von Vorteil, wenn insbesondere die Außenkontur des oberen Seitenteiles konkav ausgebildet ist.Furthermore, it is advantageous if the outer contour of the upper side part in particular is concave.

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.It is also expedient to make the inner contour of the cavity concave in the region of the maximum cavity height H 3 , whereby the cavity advantageously extends substantially over the entire stop surface.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained using an embodiment with reference to schematic drawings. They show:

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:Fig. 1 shows the cross section of a transverse buffer in the unloaded state; Fig. 2 shows the cross section of a transverse buffer in the loaded state; Fig. 3 shows a diagram. The following list of reference numbers applies in conjunction with Figs. 1 and 2:

1 Gummikörper 1' Gummikörper1 rubber body 1' rubber body

2 Unterbau2 Substructure

3 Oberbau mit der Gesamthöhe H3 Superstructure with total height H

4 Stirnfläche (Kontaktfläche) 4' Stirnfläche (Kontaktfläche)4 Front face (contact surface) 4' Front face (contact surface)

5 Außenkontur5 Outer contour

5a oberes Seitenteil mit der Höhe Hi und dem Anstiegswinkel &bgr;5a upper side part with the height Hi and the rise angle β;

5b unteres Seitenteil mit der Höhe H2 und dem Anstiegswinkel &agr;5b lower side part with height H 2 and rise angle &agr;

5c Absatz5c paragraph

5 Außenkontur5 Outer contour

6 Befestigungssystem 6a Flansch6 Fastening system 6a Flange

6b Kontaktteil zum Gummikörper6b Contact part to rubber body

7 Anschlagfläche7 Stop surface

8 Hohlraum in Wirkungsrichtung der Kraft F mit maximaler Höhe H3 8 Cavity in the direction of force F with maximum height H 3

9 Innenkontur mit Anstiegswinkel &ggr;9 Inner contour with rise angle &ggr;

9' Auflagefläche (innenkontur im belasteten Zustand)9' contact surface (inner contour in loaded state)

Sämtliche in den Ansprüchen 1 bis 8 festgehaltenen konstruktiven Merkmale beziehen sich auf den unbelasteten Zustand.All design features set out in claims 1 to 8 refer to the unloaded state.

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.While the buffer body made of rubber or rubber-like plastic is rotationally symmetrical, including all components (substructure, superstructure, front face, outer contour, inner contour of the cavity), the fastening system can be designed asymmetrically, especially in the flange area.

in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 wird nun die Wirkungsweise bzw. der Kennlinienveriauf eines Querpuffers näher beschrieben.In conjunction with Fig. 1 to 3, the mode of operation and the characteristic curve of a transverse buffer are now described in more detail.

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.The transverse buffer according to Fig. 1 has a cavity (8) in the direction of the force. Due to the cavity, the transverse buffer has the effect of a pressure-thrust element connected in series. An element subjected to shear has a significantly lower stiffness than an element subjected to pressure and generally does not have a progressive characteristic curve. When the transverse buffer according to Fig. 2 is compressed, the upper structure (3) of the rubber body (1, 1') is therefore displaced into the cavity below, whereby the outer contour (5) of the buffer rests on the contact surface (4). This process results in a constant enlargement of the contact surface (4') (Fig. 2), which, however, has no major influence on the buffer characteristic curve. The buffer characteristic curve is determined by the shear stiffness of the rubber cross-section remaining in the plane of the cavity.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Querpuffers wird ein langer linearer Kennlinienverlauf mit geringer Steifigkeit realisiertThe inventive design of the transverse buffer enables a long linear characteristic curve with low rigidity

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 vorherigeThe inner contour (9) of the cavity (8) within the base (2) is designed in such a way that the rubber contour only comes into contact with the stop surface (7) when the desired transition point from the linear to the progressive area of the characteristic curve is reached, suddenly and with the entire support surface (9') simultaneously (Fig. 2). The contact takes place without prior

Abrollkontakte, die zu einem Verschwimmen des Übergangsbereiches der beiden Kennlinienverläufe führen würde.Rolling contacts, which would lead to a blurring of the transition area between the two characteristic curves.

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.By completely filling the cavity (8), the previously series-connected thrust element is decoupled. In addition, the rubber volume in the substructure (2) is chambered and, due to the incompressibility of the rubber material, no longer has any influence on the elastic behavior of the transverse buffer. The rubber contour of the superstructure (3) is selected in such a way that the process of applying the outer contour (5) in a way that does not increase stiffness is completed precisely at the time of the characteristic curve transition at which the rubber contour in the cavity comes into contact with the stop surface (7) (Fig. 2). At this point, the outer contour (5') lies completely on the upper contact surface (4 1 ) up to the shoulder (5c) whose height is defined and adjusted to the deflection (Fig. 2). The result is a sudden increase in stiffness.

Nach dem Zeitpunkt des Kennliniensprunges verbleibt lediglich ein Druckelement mit einer relativ geringen Höhe, das bei weiterer Einfederung einen stark progressiven Kennlinienverlauf aufweist.After the point in time of the characteristic curve jump, only a pressure element with a relatively low height remains, which exhibits a strongly progressive characteristic curve with further compression.

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).The diagram in Fig. 3 shows the characteristic curve described above, namely from the point of view of the path L in mm (abscissa) as a function of the force F in KN (ordinate).

Claims (8)

* t Ansprüche* t Claims 1. Anschlagpuffer, insbesondere Querpuffer, insbesondere wiederum für Drehgestelle von luftgefederten Schienenfahrzeugen, umfassend1. Stop buffers, in particular transverse buffers, in particular for bogies of air-sprung rail vehicles, comprising - einen rotationssymmetrischen Körper (1) aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff, bestehend wiederum aus- a rotationally symmetrical body (1) made of rubber or rubber-like plastic, consisting of - einem Unterbau (2), in dessem Bereich in Wirkungsrichtung der Kraft F ein Hohlraum (8) vorhanden ist, sowie aus- a substructure (2), in the area of which a cavity (8) is present in the direction of action of the force F, and - 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- a superstructure (3) with a total height H, which is framed by a substantially flat front surface (4) and an outer contour (5), the outer contour being designed in such a way that the diameter of the superstructure decreases towards the front surface; furthermore - 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- a fastening system (6) made of metal or heavy-duty plastic, consisting in turn of a fastening flange (6a) and a contact part (6b) which is vulcanized to the body and is arranged in particular within the side area of the substructure (2); and - eine Anschlagfläche (7), in deren Bereich der Hohlraum (8) des Körpers seinen größten Durchmesser D besitzt;- a stop surface (7), in the area of which the cavity (8) of the body has its largest diameter D; dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that - 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- the outer contour (5) of the superstructure is designed in a stepped manner (paragraph 5c), namely by forming an upper side part (5a) with the height Hi and an angle of rise β and a lower side part (5b) with the height H 2 and an angle of rise α, the angle β being greater than the angle α, in each case in relation to the direction of action of the force F; and that - 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).- the inner contour (9) of the cavity (8) is designed such that at an angle of rise γ, namely in relation to the stop surface (7), a maximum cavity height H 3 is created, wherein the height H3 is smaller than the height Hi of the upper side part (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;2. Stop buffer according to claim 1, characterized in that the following parameters apply to the height Hi of the upper side part (5a) and the height H2 of the lower side part (5b): Hi = (0.3 to 0.7) x &EEgr;
H 2 = (0.7 to 0.3) × �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.3. Stop buffer according to claim 1 or 2, characterized in that the angle α of the lower side part (5b) is 0 to 30°, in particular 5 to 30°. 4. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &bgr; des oberen Seitenteiles (5a) 10 bis 55° beträgt.4. Stop buffer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle β of the upper side part (5a) is 10 to 55°. 5. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &ggr; des Hohlraumes (8) 10 bis 50° beträgt.5. Stop buffer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the angle γ of the cavity (8) is 10 to 50°. 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.6. Stop buffer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer contour of the side parts (5a, 5b), in particular the outer contour of the upper side part (5a), is concave. 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.7. Stop buffer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner contour (9) of the cavity (8) is concave in the region of the maximum cavity height H 3 . 8. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum (8) im wesentlichen über die gesamte Anschlagfläche (7) erstreckt.8. Stop buffer according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cavity (8) extends substantially over the entire stop surface (7).
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