DE3610567A1 - Huelsenpuffer zur federnden aufnahme von stosskraeften, insbesondere fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hülsenpuffer zur federnden Aufnahme von Stoßkräften, insbesondere für Schienenfahr­ zeuge, mit zwei teleskopartig ineinander geführten, eine Pufferfeder aufnehmenden Gehäuseteilen, die an ihren der Pufferfeder zugewandten Enden jeweils mit einer Druckplat­ te versehen sind.

Hülsenpuffer der vorbezeichneten Art sind beispielsweise durch die Schrift der Anmelderin "Mitteilungen aus dem Konstruktionsbüro, 2/78" bekannt, wobei auf Seite 3 mit Bild 3 und 4 entsprechend der Gattung gebildete Puffer­ gehäuse gezeigt sind, die bei diesen Beispielen jeweils aus einem in Stoßrichtung vorderen, äußeren Gehäuseteil (Pufferstößel mit Pufferteller) und einem inneren Gehäu­ seteil (Pufferhülse mit Grundplatte) bestehen. Auf Seite 4 sind mit beispielsweise Bild 7 und 8 zu derartigen Puf­ fergehäusen verwendbare, aus doppelkonischen Ringen ge­ bildete Pufferfedern dargestellt.

Bei derartigen Hülsenpuffern besteht im Falle von Über­ schreitungen der für den jeweiligen Federtyp maximal zu­ lässigen Stoßenergie und des daraus folgenden, plötzli­ chen Kraftanstieges die Gefahr einer Beschädigung von Fahrzeug und Ladegut.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Puffer der gattungsgemäßen Art die zuvor zum Stand der Technik aufgezeigte Gefahr zu verringern; es ist also ein Hülsenpuffer der gattungsgemäßen Art derart zu gestalten, daß er - neben seiner Funktionsfähigkeit im normalen Fahr­ betrieb - geeignet ist, Fahrzeug und Ladung soweit wie möglich auch dann noch zu schützen, wenn das Arbeitsver­ mögen der Pufferfeder gegenüber derartig überschüssiger Stoßenergie nicht ausreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einem Ende der Pufferfeder und der Innenfläche einer der beiden Druckplatten ein - bei Auftreten von das Arbeitsvermögen der Pufferfeder überschreitender Stoßener­ gie - radial im wesentlichen nur zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers hin verformbares Deformationselement ange­ ordnet ist.

Eine herstellungsmäßig einfache (spanlose Formgebung durch Walzen) und funktionell sichere Ausführungsform der Er­ findung ist dadurch gegeben, daß das Deformationselement aus einem Ring besteht, dessen innere Umfangsfläche in zwei konische Teilflächen mit zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers hin gerichtetem Scheitelpunkt aufgeteilt ist und dessen äußere Umfangsfläche eine halbkreisförmige Ausnehmung aufweist.

Um ein möglichst großes Arbeitsvermögen des Deformations­ elementes zu erzielen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Deformationselement einen Au­ ßendurchmesser hat, der dem Innendurchmesser des inneren Gehäuseteiles weitestgehend, unter Berücksichtigung eines - wegen einer geringfügigen radialen Aufweitung des Deformationselementes bei dessen Verformung - notwendigen Spieles angeglichen ist. Dieses in den Innenraum des inneren der beiden teleskopartig zusammenwirkenden Gehäu­ seteile hineinpassende Deformationselement kann also bei seiner Anordnung an der Druckplatte des äußeren Gehäuse­ teiles beim Einhub des Hülsenpuffers von dem inneren Ge­ häuseteil überdeckt werden; daraus ergibt sich eine be­ sonders kompakte Baulänge für den Puffer.

Für ein schnelles, exaktes Zusammenfügen von Deformations­ element und Druckplatte sieht eine erfindungsgemäße Wei­ terbildung vor, daß das Deformationselement in eine zen­ trisch angeordnete Bettung der Innenfläche der Druckplat­ te eingreift.

Eine leichte Austauschbarkeit des Deformationselementes wird nach einer nächsten Ausführungsform der Erfindung da­ durch erzielt, daß das Deformationselement lösbar an der Druckplatte befestigt ist.

Um für einen Austausch des Deformationselementes den Hül­ senpuffer möglichst wenig zerlegen zu müssen, liegt es ferner im Wesen der Erfindung, daß das Deformationsele­ ment an der in Stoßrichtung vorderen, in an sich bekann­ ter Weise lösbar mit dem entsprechenden Gehäuseteil ver­ bundenen Druckplatte angebracht ist.

Zum Überbrücken gegebenenfalls unterschiedlicher Durch­ messer von Pufferfeder und Deformationselement ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß gegen die von der Druckplatte abgewandte Seite des Defor­ mationselementes eine Zwischenplatte anliegt, deren vom Deformationselement abgewandte Fläche der Abstützung der Pufferfeder dient.

Für all die Fälle, in denen der Hülsenpuffer auch dann kein Längsspiel haben soll, wenn durch Überschreiten der für die Pufferfeder zulässigen Stoßenergie eine axiale Verkürzung des Deformationselementes eingetreten ist, ist nach einem nächsten erfindungsgemäßen Gedanken vorgesehen, daß gegen die dem Deformationselement abgewandte Fläche der Zwischenplatte - oder gegen die Innenfläche der nicht mit dem Deformationselement zusammenwirkenden Druckplatte - eine der Pufferfeder vorgeschaltete Zusatzfeder abgestützt ist, die andererseits von einem in die Pufferfeder hinein­ ragenden, das entsprechende Ende der Pufferfeder hinter­ greifenden Topf gehalten ist, wobei der Vorspannweg der Zusatzfeder größer als der Arbeitsweg des Deformations­ elementes ausgelegt ist.

Eine ergänzende Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Zwischenplatte an ihrer vom Deformationselement abgewandten Fläche zum Zentrieren der Zusatzfeder einen zentrisch zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers liegen­ den Ansatz aufweist.

Eine augenfällige, also ohne weiteres, insbesondere ohne Zerlegen des Hülsenpuffers durchführbare Kontrolle, ob das Deformationselement eine axiale Verkürzung erlitten hat oder nicht, ist gemäß einer nächsten Ausführungsform der Erfindung dadurch gegeben, daß an der Wandung eines der beiden Gehäuseteile ein Anzeigeglied angebracht ist, das nach einem den vollen Arbeitsweg der Pufferfeder über­ schreitenden Einhub des Hülsenpuffers ein stetes Warnzei­ chen auslöst.

Ein mit einfachen Mitteln herstellbares und an dem Hül­ senpuffer gut anbringbares, in seiner Wirksamkeit leicht zu kontrollierendes Anzeigeglied erhält man nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß das Anzeigeglied aus einem die Wandung des einen, in Stoßrichtung vorderen Gehäuseteils in einer Glattbohrung durchdringenden, in diesem Bereich für ein leichtes Abscheren ausgebildeten Gewindestift besteht, der über einen daran befindlichen, auf der Innenwandung dieses einen Gehäuseteiles aufliegen­ den Kragen und ein außen an diesem Gehäuseteil angreifendes Befestigungsmittel, z.B. eine Mutter, verspannt sowie über ein an ihm und diesem einen Gehäuseteil angeschlossenes Ver­ bindungsmittel, z.B. eine Kette, unverlierbar dann gehalten ist, wenn der Kragen infolge des besagten Einhubes des Hül­ senpuffers durch dem Kragen entgegenstehende ortsfeste Teile, z.B. eine Paßfeder, des anderen Gehäuseteils ab­ geschert wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß sich das Arbeitsvermögen des Deforma­ tionselementes zum Arbeitsvermögen der eigentlichen Puf­ ferfeder addiert und damit ein erhöhter Schutz für Fahr­ zeug und Ladung vorliegt. Dabei ist es bedeutsam, daß das Deformationselement durch die überschüssige Stoßenergie radial im wesentlichen nur zur Längsmittenachse des Hül­ senpuffers hin verformt wird, so daß der Hülsenpuffer im­ mer noch entsprechend dem Arbeitsvermögen der eigentli­ chen Pufferfeder funktionsfähig ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen, jeweils im Längsschnitt,

Fig. 1 einen ersten, von einer Stoßkraft freien Hülsenpuffer,

Fig. 2 einen weiteren, gleichfalls stoßkraftfreien Hülsenpuffer,

Fig. 3-5 Ergänzungen zu Fig. 2, wobei der Hülsenpuffer nach Fig. 2 gemäß Fig. 3 unter einer Stoßkraft steht, die aber eben noch keine axiale Verkürzung eines Deformationselemen­ tes bewirken kann,

Fig. 4 unter einer gegenüber dem Zustand bei Fig. 3 größeren Stoßkraft steht, die eine erhebliche axiale Verkürzung des Elementes bewirkt hat,

Fig. 5 von der zuvor bei Fig. 4 erwähnten Stoßkraft wieder frei ist.

Der Hülsenpuffer nach Fig. 1 und der Hülsenpuffer nach Fig. 2 bis 5 bestehen im wesentlichen jeweils aus einem äußeren Gehäuseteil 2 mit angeschraubter, rechteckförmiger Druckplatte 2 a (Pufferstößel mit Pufferteller), einem inneren Gehäuseteil 3 mit einstückig angeformter Druck­ platte 3 a (Pufferhülse mit Grundplatte) sowie einer Pufferfeder 1. Die einstückig angeformte, gleichfalls rechteckförmige Druckplatte 3 a ist mit außerhalb der Schnittebene angeordneten Bohrungen versehen, um den Hülsenpuffer z.B. an einem Schienenfahrzeug mittels Schrauben befestigen zu können.

Zum Bilden einer Verdrehsicherung für das äußere Gehäuse­ teil 2 weist dieses zwei Längsnuten 2 d auf, in die zwei in der Wandung des inneren Gehäuseteils 3 eingelassene Paßfedern 3 c eingreifen. Außerdem nimmt das innere Gehäuse­ teil 3 zur Aushubbegrenzung des äußeren Gehäuseteils 2 zwei Ringhälften 10 auf, die gegen einen Anschlagbund 2 e des äußeren Gehäuseteils 2 entsprechend anliegen.

Als Pufferfeder 1 ist eine Reibungsfeder vorgesehen, deren über konische Berührungsflächen zusammenwirkende Innen- und Außenringe 1 a bzw. 1 b mittels einer Spannvorrichtung 9 im Sinne einer einbaufertigen Einheit gehalten sind, wobei diese Pufferfeder 1 unter Vorspannung steht. Die Spannvorrichtung 9 selbst besteht bei den beiden Ausfüh­ rungsbeispielen gleichermaßen aus einer Zugstange 9 a, die an ihrem hinteren Ende mit einem halbkugelförmigen Topf 9 b längeneinstellbar verbunden ist, der das hintere Ende der Pufferfeder 1 hintergreift. Das vordere, mit einem Kopf 9 c versehene Ende der Zugstange 9 a ist beim ersten Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 im Boden eines weiteren, gleichfalls halbkugelförmigen Topfes 9 b, beim zweiten Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 2 bis 5 dagegen im Boden eines zylindri­ schen Topfes 7 geführt. Die beiden vorderen Töpfe 9 b und 7 hintergreifen jeweils das vordere Ende der Pufferfeder 1.

Nach den Fig. 1 bis 5 ist an der Innenfläche 2 b der lös­ baren Druckplatte 2 a ein Deformationselement 4 angeord­ net, das aus einem Ring gebildet ist, dessen innere Um­ fangsfläche zwei konische, mit ihrem Scheitelpunkt zur Längsmittenachse der Hülsenpuffer hin gerichtete Teil­ flächen 4 a und dessen äußere Umfangsfläche eine halbkreis­ förmige Ausnehmung 4 b aufweist. Von den beiden wulstarti­ gen Rändern 4 c des Deformationselementes 4 greift der vor­ dere in eine zentrisch in der Druckplatte 2 a angeordnete Bettung 2 c ein; der hintere Rand 4 c bildet ein Widerlager für eine an der Druckplatte 2 a über eine Schraubverbindung 2 f lösbar befestigte, das Deformationselement 4 haltende Zwischenplatte 5.

Unterschiedlich zum ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist der zweite Hülsenpuffer gemäß Fig. 2 bis 5 eine der Pufferfeder 1 vorgeschaltete, vorgespannte Zusatzfeder 6 auf, die gegen den Boden des zylindrischen Topfes 7 und gegen die dem Deformationselement 4 abgewandte Fläche 5 a der Zwischenplatte 5 abgestützt ist. Zum Zentrieren der Zusatzfeder 6 ist an dieser Fläche 5 a der Zwischenplatte 5 ein Ansatz 5 b vorhanden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, be­ steht bei dem von einer Stoßkraft freien Hülsenpuffer zwischen der Vorderfläche des zylindrischen Topfes 7 und der Fläche 5 a der Zwischenplatte 5 ein Längsabstand.

Bei Einwirken einer Stoßkraft auf den Hülsenpuffer nach Fig. 2 arbeitet - im Maße des zuvor genannten Längsabstan­ des - zunächst die gegenüber der Pufferfeder 1 weichere Zusatzfeder 6, wodurch ein entsprechend weicher Anhub für den Puffer erzielt wird. Die Aufnahme der Stoßkraft erfolgt im weiteren durch die sich dabei axial verkürzende Puffer­ feder 1, und zwar bis zum Erreichen der in Fig. 3 gezeigten Blocklage der Ringe 1 a und 1 b. Zum Aufnehmen dann ggf. noch überschüssiger Stoßenergie wird das Deformationselement 4, ebenso unter axialer Verkürzung, zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers hin plastisch verformt, siehe dazu Fig. 4.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Belastungszustände gelten insoweit auch für das erste Ausführungsbeispiel des Hülsenpuffers nach Fig. 1.

Für den Hülsenpuffer nach Fig. 2 wird, wie beschrieben, über die Zusatzfeder 6 ein weicher Anhub erzielt. Wie aus Fig. 5 erkennbar, liegt eine weitere Funktion dieser Feder 6 darin, bei verformtem Deformationselement 4 ein Längs­ spiel des Hülsenpuffers auszuschließen; dazu hat die Zu­ satzfeder 6 einen Vorspannweg, der größer ausgelegt ist als der Arbeitsweg des Deformationselementes 4.

Der Hülsenpuffer nach Fig. 2 bis 5 und schließlich auch der nach Fig. 1 bleibt weiterhin entsprechend dem Arbeits­ vermögen der Pufferfeder 1 funktionsfähig, weil das im wesentlichen nur nach innen hin verformte Deformations­ element 4 bei Hubbewegungen nach wie vor von dem inneren Gehäuseteil 3 überdeckt werden kann, wie es die Fig. 3 und 4 zeigen.

Über ein in allen Figuren gezeigtes Anzeigeglied 8 ist eine augenfällige Kontrolle möglich, ob das Deformations­ element 4 eine axiale Verkürzung erlitten hat oder nicht. Bezüglich dieses Anzeigegliedes 8 darf der Einfachheit halber auf die nähere Spezifikation der Patentansprüche 10 und 11 sowie der zugehörigen Beschreibungseinleitung verwiesen werden.

Aus den Patentansprüchen ergeben sich im übrigen nicht­ darstellungsbedürftige Möglichkeiten von erfindungsge­ mäßen Anordnungen, insbesondere des Deformationselementes 4, der Zusatzfeder 6 und der Zwischenplatte 5.

Claims (11)

1. Hülsenpuffer zur federnden Aufnahme von Stoßkräften, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit zwei teleskopar­ tig ineinander geführten, eine Pufferfeder (1) aufnehmen­ den Gehäuseteilen (2, 3), die an ihren der Pufferfeder (1) zugewandten Enden jeweils mit einer Druckplatte (2 a, 3 a) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ende der Pufferfeder (1) und der Innenfläche (2 b, 3 b) einer der beiden Druckplatten (2 a, 3 a) ein - bei Auftre­ ten von das Arbeitsvermögen der Pufferfeder (1) über­ schreitender Stoßenergie - radial im wesentlichen nur zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers hin verformbares Defor­ mationselement (4) angeordnet ist.

2. Hülsenpuffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (4) aus einem Ring besteht, dessen innere Umfangsfläche in zwei konische Teilflächen (4 a) mit zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers hin ge­ richtetem Scheitelpunkt aufgeteilt ist und dessen äußere Umfangsfläche eine halbkreisförmige Ausnehmung (4 b) auf­ weist.

3. Hülsenpuffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Deformationselement (4) einen Außen­ durchmesser hat, der dem Innendurchmesser des inneren Ge­ häuseteiles (3) weitestgehend unter Berücksichtigung eines - wegen einer geringfügigen radialen Aufweitung des Deformationselementes (4) bei dessen Verformung - notwen­ digen Spieles angeglichen ist.

4. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (4) in eine zentrisch angeordnete Bettung (2 c) der Innenfläche (2 b) der Druckplatte (2 a) eingreift.

5. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (4) lösbar an der Druckplatte (2 a) befestigt ist.

6. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (4) an der in Stoßrichtung vorderen, in an sich bekannter Weise lösbar mit dem entsprechenden Gehäuseteil (2) verbundenen Druck­ platte (2 a) angebracht ist.

7. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die von der Druckplatte (2 a) ab­ gewandte Seite des Deformationselementes (4) eine Zwischen­ platte (5) anliegt, deren vom Deformationselement (4) ab­ gewandte Fläche (5 a) der Abstützung der Pufferfeder (1) dient.

8. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vor­ zugsweise Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die dem Deformationselement (4) abgewandte Fläche (5 a) der Zwischenplatte (5) - oder gegen die Innenfläche der nicht mit dem Deformationselement (4) zusammenwirkenden Druckplatte - eine der Pufferfeder (1) vorgeschaltete Zusatzfeder (6) abgestützt ist, die andererseits von einem in die Puffer­ feder (1) hineinragenden, das entsprechende Ende der Puffer­ feder (1) hintergreifenden Topf (7) gehalten ist, wobei der Vorspannweg der Zusatzfeder (6) größer als der Arbeitsweg des Deformationselementes (4) ausgelegt ist.

9. Hülsenpuffer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (5) an ihrer vom Deformationsele­ ment (4) abgewandten Fläche (5 a) zum Zentrieren der Zu­ satzfeder (6) einen zentrisch zur Längsmittenachse des Hülsenpuffers liegenden Ansatz (5 b) aufweist.

10. Hülsenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Wandung eines der beiden Gehäuseteile (2, 3) ein Anzeigeglied (8) angebracht ist, das nach einem den vollen Arbeitsweg der Pufferfeder (1) überschreitenden Einhub des Hülsenpuffers ein stetes Warn­ zeichen auslöst.

11. Hülsenpuffer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Anzeigeglied (8) aus einem die Wandung des einen, in Stoßrichtung vorderen Gehäuseteils (2) in einer Glattbohrung durchdringenden, in diesem Bereich für ein leichtes Abscheren ausge­ bildeten Gewindestift (8 a) besteht, der über einen daran befindlichen, auf der Innenwandung dieses einen Gehäuse­ teiles (2) aufliegenden Kragen (8 b) und ein außen an die­ sem Gehäuseteil (2) angreifendes Befestigungsmittel (8 c), z.B. eine Mutter, verspannt sowie über ein an ihm und die­ sem einen Gehäuseteil (2) angeschlossenes Verbindungsmit­ tel (8 d), z.B. eine Kette, unverlierbar dann gehalten ist, wenn der Kragen (8 b) infolge des besagten Einhubes des Hülsenpuffers durch dem Kragen (8 b) entgegenstehende orts­ feste Teile, z.B. eine Paßfeder (3 c), des anderen Gehäu­ seteils (3) abgeschert wird.