EP1738985A1 - Dämpfungsvorrichtung für Zug- und/oder Stosseinrichtungen an Schienenfahrzeugen - Google Patents
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- EP1738985A1 EP1738985A1 EP06405264A EP06405264A EP1738985A1 EP 1738985 A1 EP1738985 A1 EP 1738985A1 EP 06405264 A EP06405264 A EP 06405264A EP 06405264 A EP06405264 A EP 06405264A EP 1738985 A1 EP1738985 A1 EP 1738985A1
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- piston
- pressure chamber
- damping device
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
- B61G11/00—Buffers
- B61G11/12—Buffers with fluid springs or shock-absorbers; Combinations thereof
Definitions
- the invention relates to a damping device for tensile and / or impact devices on rail vehicles according to the preamble of claim 1.
- Generic damping devices are used for example in buffers or couplings on rail vehicles.
- the shock absorber is equipped with a mechanical spring unit and a hydraulic damper.
- the mechanical spring unit is formed by a plurality of individual springs.
- the hydraulic damper consists of a pressure chamber arranged within a pressure chamber jacket, which is connected via radial throttle openings with a compensation chamber.
- a piston is arranged, which is fastened by means of a screw to a bolt. The piston plunges during compression of the shock absorber in the pressure chamber and reduces it.
- a part of the damping fluid absorbed in the pressure chamber is displaced and conveyed via the radial throttle openings into the compensation chamber.
- the throttle cross-section should be changeable according to the requirements.
- the buffer is provided with a gas-hydraulic damping device and an elastomeric spring arrangement.
- the gas-hydraulic damping device is provided with a cylindrical pressure chamber and a receiving chamber connected thereto via at least one channel.
- the pressure chamber decreases with increasing deflection of the buffer by a piston plunging into it.
- an annular gap is formed between the piston and the inner circumference of the cylinder.
- the piston is frontally provided with a recess which defines an annular wall which is elastically deformable depending on the internal pressure.
- the invention aims to develop a damping device for tensile and / or impact devices on rail vehicles such that it consists of a few individual parts, is very simple and can be manufactured inexpensively.
- a damping device for tensile and / or impact devices on rail vehicles according to claim 1 is provided.
- a buffer for rail vehicles is shown in longitudinal section, which is provided with an inventively designed damping device.
- the buffer shown in the unloaded resting state has a sleeve 1 (not shown) to be fastened to the rail vehicle and a slide 2 that is displaceable relative thereto.
- a buffer plate 3 is welded on the front of the plunger 2 . Both the sleeve 1 and the plunger 2 are formed substantially hollow cylindrical.
- the damping device comprises an elastomeric damping device in the form of a spring assembly 4 and a gas-hydraulic damping device 5.
- the elastomeric spring assembly 4 consists of a plurality of elastomeric elements 4a, which are separated from each other by means of discs 4b.
- the individual spring elements 4a are lined up in succession on a piston 7, which is supported on the sleeve 1 at the vehicle end.
- the piston 7 has the shape of a bolt, which is integrally formed and preferably has a constant outer diameter and a smooth outer surface over its entire length.
- the front end of the piston 7 is provided with a chamfer in the form of a circumferential phase.
- Both the elastomer elements 4a and the disks 4b are each provided with a bore whose diameter is matched to the outer diameter of the piston 7, so that the piston 7 simultaneously serves to position and support the elastomer elements 4a.
- the discs 4b are held by the elastomeric members 4a so that they can not come into contact with the piston 7 and damage its surface.
- the gas-hydraulic damping device 5 comprises a cylinder element 6, which is fixed to the rear side of the buffer plate 3.
- centering pins 20 are provided.
- Cylinder element 6 on the buffer plate 3 facing side provided with a spherical surface 31.
- the cylinder element 6 is provided with a central pressure chamber 9 and a coaxially arranged, the pressure chamber 9 coaxially comprehensive receiving chamber 10 in the form of an annular space.
- an annular cover 8 is attached, which limits the receiving chamber 10 to the outside and seals.
- the pressure chamber 9 is cylindrical over about 90% of its length, the pressure chamber 9 in the opposite end of the immersion side of the piston 7, i. is provided in the region of its bottom 18, with a conically widening in diameter section 9a.
- the pressure chamber 9 is completely filled with a hydraulic medium such as hydraulic oil, while the receiving chamber 10 is filled in the idle state shown here in majority with hydraulic medium and a gas under pressure.
- the extending between the cylinder element 6 and the receiving chamber 10 cylinder wall is provided with the reference numeral 6a.
- the wall thickness of the cylinder wall 6a increases toward the buffer plate 3. This overcompensates for the higher elasticity in the center of the cylinder and ensures that the annular gap area between the piston and the cylinder wall decreases over the stroke. This is intended to ensure that the pressure in the pressure chamber 9, despite a continuously decreasing immersion speed of the piston 7, is largely constant over a wide stroke range during dynamic compression of the plunger 2.
- the recessed into the cylinder element 6 pressure chamber 9 is open on the side facing away from the buffer plate 3, wherein the piston 7 is guided into this via the opening into the pressure chamber 9.
- the pressure chamber 9 is bounded by the cylinder bottom 18.
- two sealing rings 11 surrounding the piston 7 are embedded in the end region facing the vehicle.
- a passage in the form of an annular gap 15 is not apparent from this illustration.
- the size of this annular gap 15 can be selected according to the requirements, wherein it preferably moves in the range of a few thousandths of a millimeter to a few hundredths of a millimeter.
- annular channel 13 is inserted, which is in communication with the annular gap 15. From this annular channel 13, a channel in the form of a bore 14 leads down into the receiving chamber 10. Between the annular channel 13 and the sealing rings 11, a relief annular channel 16 is inserted into the cylinder wall 6a of the cylinder member 6, which also has a radial relief bore 17 with the receiving chamber 10 communicates.
- the cylinder member 6 is provided with a check valve 19 which connects the receiving chamber 10 with the pressure chamber 9 and allows backflow of hydraulic medium from the receiving chamber 10 into the pressure chamber 9, when the piston 7 during rebound of the buffer from the Retracts pressure chamber 9.
- a check valve 19 is preferably embedded on the underside in the cylinder wall 6a, so that during rebound of the piston 7 hydraulic medium is fed into the pressure chamber 9.
- an overflow channel could also be provided, via which the hydraulic medium can flow past the piston 7 into the annular channel 13.
- Such an overflow channel is preferably introduced on the upper side into the cylinder wall 6a, so that upon compression of the piston 7, the gas is first displaced and the pressure chamber 9 automatically vented.
- the embodiment shown, in which the piston 7 is guided from the side facing away from the Buffer plate 3 in the pressure chamber 9, has the further advantage that the hydraulic medium due to the inertia in a casserole at the cylinder bottom 18 collects, while small amounts of gas inadvertently in the pressure chamber 9 can get to collect at the end face of the piston 7.
- the small amounts of gas would remain in the pressure chamber 9 and constantly multiply at several successive casseroles, which would mean a large loss of energy absorption and damping capacity of the damping device and thus the genazen buffer.
- the piston 7 Since the piston 7 has a constant outer diameter and a smooth lateral surface, increases with increasing deflection of the plunger 2 of the throttle resistance in the piston 7 annularly surrounding gap 15, whereby an increase in force is achieved via the insertion path.
- this increase in force is not only determined by the static cross section of the annular gap, but possibly also via an elastic extension of the cylinder member 6, the cylinder wall 6a has a tendency especially in a casserole to bulge in the radial direction material elastic to the outside, which at the same time also the annular gap 15 would increase.
- This material-elastic expansion of the cylinder element 6 is influenced by the rigidity or wall thickness of the cylinder wall 6a, especially since the wall thickness of the cylinder wall 6a varies along the pressure chamber 9.
- the pressure chamber 9 is provided in this end with the conically widening portion 9a. This section 9a is to ensure that in the extreme load case even against the stroke end sufficient hydraulic oil can flow past the piston 7.
- the piston 7 is supported on its rear side not directly on the sleeve 1, but via an annular insert 22. While the sleeve 1 is preferably made of cast iron, the insert 22 is preferably made of a high-tempered steel. The annular insert 22 is provided with an oblique pressure surface 25 which at a corresponding annular surface on the rear wall 21 of the sleeve 1 rests. The insert 22 also has an extension 23 which has a spherical surface and a central through-bore 24. At this spherical surface, the piston 7 is supported with a corresponding pressure surface on its back. The piston 7 is also provided on its back with a piston extension 26 which projects into the bore 24 recessed into the insert.
- the outer diameter of the piston extension 26 is slightly smaller than the diameter of the inserted into the insert 22 bore 24, so that the piston 7 can be slightly deflected about the type of joint forming spherical surface of the insert 22 in the radial direction, which in the case of radially on the buffer plate 3 or ram 2 acting frictional forces is advantageous.
- a closure arrangement 27 is provided, which serves to close off a channel 28 leading through the piston 7 in the longitudinal direction.
- the closure assembly 27 is secured by unspecified means which are arranged in the bore 24 of the insert 22. Via the channel 28, the buffer can be filled after assembly with a gas and a hydraulic fluid.
- FIG. 2 shows a cross section through the buffer along the line AA in Fig. 1. From this illustration, in particular the annular gap 15 between the piston 7 and the cylinder member 6 can be seen, which is shown in this illustration for the purpose of better recognizability exaggerated , In addition, a recessed into the sleeve 2 groove 29 can be seen, in which a arranged on the plunger 1 guide wedge 30 engages to define the position of the sleeve 2 relative to the plunger 1 in the circumferential direction and to prevent rotation of the plunger 2 relative to the sleeve 1 , Finally, four recessed in the rear wall 21 mounting holes can be seen, by means of which the sleeve 1 can be attached to a rail vehicle.
- the annular channel 14 surrounding the piston is in the resting state of the buffer behind the end face of the piston 7, ie it is covered by the piston 7, so that from the beginning of the Einfedervorgangs to the gas-hydraulic damping device is active by the displaced from the pressure chamber 9 hydraulic medium can flow only through the annular gap 15 in the annular channel 13 and the channel 14, which is associated with a corresponding throttling action.
- the piston 7 may be mentioned, which is integrally formed and has a constant outer diameter over its entire length. It is understood that such a piston 7 can be manufactured comparatively inexpensively.
- spring arrangement consisting of elastomer elements
- other spring arrangements such as, for example, mechanical spring arrangements or friction spring arrangements could also be used.
- damping devices for example, for use in clutches on rail vehicles.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für Zug- und/oder Stosseinrichtungen an Schienenfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Gattungsgemässe Dämpfungsvorrichtungen kommen beispielsweise in Puffern oder Kupplungen an Schienenfahrzeugen zum Einsatz.
- So ist aus der
DE-A-196 19 214 ein Stossdämpfer bekannt, der sich für den Einsatz in einem Puffer für Schienenfahrzeuge eignet. Der Stossdämpfer ist mit einer mechanischen Federeinheit und einem hydraulischen Dämpfer versehen. Die mechanische Federeinheit wird durch eine Vielzahl von Einzelfedern gebildet. Der hydraulische Dämpfer besteht aus einem innerhalb eines Druckraummantels angeordneten Druckraum, der über radiale Drosselöffnungen mit einer Ausgleichskammer verbunden ist. Im Druckraum ist ein Kolben angeordnet, der mittels einer Schraube an einem Bolzen befestigt ist. Der Kolben taucht beim Einfedern des Stossdämpfers in den Druckraum ein und verkleinert diesen. Dadurch wird ein Teil der im Druckraum aufgenommenen Dämpferflüssigkeit verdrängt und über die radialen Drosselöffnungen in die Ausgleichskammer gefördert. Je nach Anzahl, Ausbildung und Anordnung der Drosselöffnungen soll der Drosselquerschnitt den Anforderungen entsprechend veränderbar sein. - Aus der
EP-A 0 451 630 ist ein gattungsgemässer Puffer bekannt, der zur Verwendung bei Schienenfahrzeugen vorgesehen ist. Zum federnden Abstützen einer Pufferplatte ist der Puffer mit einer gashydraulischen Dämpfungseinrichtung sowie einer elastomerischen Federanordnung versehen. Die gashydraulische Dämpfungseinrichtung ist mit einer zylindrischen Druckkammer und einer über zumindest einen Kanal damit verbundenen Aufnahmekammer versehen. Die Druckkammer verkleinert sich mit zunehmender Einfederung des Puffers durch einen in sie eintauchenden Kolben. Zwischen dem Kolben und dem Innenumfang des Zylinders wird ein ringförmiger Spalt gebildet. Der Kolben ist stirnseitig mit einer Ausnehmung versehen, die eine ringförmige Wand begrenzt, die abhängig vom Innendruck elastisch verformbar ist. Durch diese Gestaltung soll erreicht werden, dass der genannte Spalt zwischen dem Kolben und dem Innenumfang des Zylinders bei Vergrösserung des Flüssigkeitsdrucks im Zylinder annähernd gleich gross bleibt oder sich verkleinert, so dass sich die Dämpfungswirkung auch bei Erhöhung des Flüssigkeits-Innendrucks nicht wesentlich verschlechtert. - Die Erfindung zielt darauf ab, eine Dämpfungsvorrichtung für Zug- und/oder Stosseinrichtungen an Schienenfahrzeugen derart weiterzubilden, dass sie aus wenigen Einzelteilen besteht, sehr einfach aufgebaut ist und kostengünstig hergestellt werden kann.
- Hierzu wird nach der Erfindung eine Dämpfungsvorrichtung für Zug- und/oder Stosseinrichtungen an Schienenfahrzeugen gemäss dem Anspruch 1 bereitgestellt.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 17 umschrieben.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen überwiegend schematisch dargestellten Puffer;
- Fig. 2 einen Querschnitt durch den Puffer entlang der Linie A-A in Fig. 1.
- In der Fig. 1 ist im Längsschnitt ein Puffer für Schienenfahrzeuge dargestellt, der mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Dämpfungsvorrichtung versehen ist. Der im unbelasteten Ruhezustand gezeigte Puffer weist eine am Schienenfahrzeug (nicht dargestellt) zu befestigende Hülse 1 sowie einen relativ dazu verschiebbaren Stössel 2 auf. Auf der Vorderseite des Stössels 2 ist ein Pufferteller 3 angeschweisst. Sowohl die Hülse 1 wie auch der Stössel 2 sind im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.
- Im Innern des Puffers ist die Dämpfungsvorrichtung angeordnet. Die Dämpfungsvorrichtung umfasst eine elastomerische Dämpfungseinrichtung in Form einer Federanordnung 4 sowie eine gashydraulische Dämpfungseinrichtung 5. Obwohl die beiden Dämpfungseinrichtungen 4, 5 physisch hintereinander angeordnet sind, wirken sie in funktioneller Hinsicht parallel zueinander und dienen zusammen dem federnden Abstützen des Stössels 2 an der Hülse 1. Die elastomerische Federanordnung 4 besteht aus einer Vielzahl von Elastomerelementen 4a, welche mittels Scheiben 4b voneinander getrennt sind. Die einzelnen Federelemente 4a sind hintereinander auf einem Kolben 7 aufgereiht, der am fahrzeugseitigen Ende an der Hülse 1 abgestützt ist. Der Kolben 7 besitzt die Form eines Bolzens, der einstückig ausgebildet ist und vorzugsweise auf seiner ganzen Länge einen konstanten Aussendurchmesser sowie eine glatte Mantelfläche besitzt. Das vordere Ende des Kolbens 7 ist mit einer Abschrägung in Form einer umlaufenden Phase versehen.
- Sowohl die Elastomerelemente 4a wie auch die Scheiben 4b sind mit je einer Bohrung versehen, deren Durchmesser auf den Aussendurchmesser des Kolbens 7 abgestimmt ist, so dass der Kolben 7 gleichzeitig dem Positionieren und Abstützen der Elastomerelemente 4a dient. Die Scheiben 4b werden durch die Elastomerelemente 4a derart gehalten, dass sie nicht mit dem Kolben 7 in Kontakt kommen und dessen Oberfläche beschädigen können.
- Die gashydraulische Dämpfungseinrichtung 5 umfasst ein Zylinderelement 6, das an der Rückseite des Puffertellers 3 fixiert ist. Um die korrekte Lage des Zylinderelements 6 gegenüber dem Stössel 2 sicherzustellen, sind Zentrierstifte 20 vorgesehen. Um bei einer Schrägstellung des Puffertellers 3, beispielsweise ausgelöst durch exzentrisch auf den Pufferteller 3 einwirkende Druckkräfte, ein Auslenken bzw. Abrollen des Zylinderelements 6 gegenüber dem Pufferteller 3 zu ermöglichen, besteht eine kugelförmige Auflage zwischen dem Zylinderelement 6 und dem Pufferteller 3. Namentlich ist das Zylinderelement 6 auf der dem Pufferteller 3 zugewandten Seite mit einer kugelförmig ausgebildten Oberfläche 31 versehen.
- Das Zylinderelement 6 ist mit einer zentralen Druckkammer 9 sowie einer koaxial dazu angeordneten, die Druckkammer 9 koaxial umfassenden Aufnahmekammer 10 in Form eines Ringraums versehen. Auf der Aussenseite des Zylinderelements 6 ist ein ringförmiger Deckel 8 angebracht, der die Aufnahmekammer 10 nach aussen begrenzt und abdichtet. Die Druckkammer 9 ist über ca. 90% ihrer Länge zylindrisch ausgebildet, wobei die Druckkammer 9 in dem der Eintauchseite des Kolbens 7 gegenüberliegenden Endbereich, d.h. im Bereich ihres Bodens 18, mit einem sich im Durchmesser konisch erweiternden Abschnitt 9a versehen ist.
- Die Druckkammer 9 ist vollständig mit einem Hydraulikmedium wie beispielsweise Hydrauliköl gefüllt, während die Aufnahmekammer 10 im hier dargestellten Ruhezustand mehrheitlich mit Hydraulikmedium und einem unter Überdruck stehenden Gas gefüllt ist. Die zwischen dem Zylinderelement 6 und der Aufnahmekammer 10 verlaufende Zylinderwand ist mit dem Bezugszeichen 6a versehen. Die Wandstärke der Zylinderwand 6a nimmt zu der Pufferteller 3 hin zu. Dadurch wird die höhere Elastizität in der Mitte des Zylinders überkompensiert und stellt sicher, dass die Ringspaltfläche zwischen Kolben und Zylinderwand über den Hub abnimmt. Dadurch soll erreicht werden, dass beim dynamischen Einfedern des Stössels 2 der Druck in der Druckkammer 9, trotz kontinuierlich abnehmender Eintauchgeschwindigkeit des Kolbens 7, über einen weiten Hubbereich weitgehend konstant ist.
- Die in das Zylinderelement 6 eingelassene Druckkammer 9 ist auf der der Puffertplatte 3 abgewandten Seite offen, wobei der Kolben 7 über diese Öffnung in die Druckkammer 9 hineingeführt ist. Auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite wird die Druckkammer 9 von dem Zylinderboden 18 begrenzt. In die Zylinderwand 6a des Zylinderelements 6 sind in dem dem Fahrzeug zuzuwendenden Endbereich zwei den Kolben 7 umfassende Dichtringe 11 eingelassen. Zwischen dem Kolben 7 und der die Druckkammer 9 umfassenden Zylinderwand 6a besteht ein Durchlass in Form eines Ringspalts 15, der aus dieser Darstellung nicht ersichtlich ist. Die Grösse dieses Ringspalts 15 kann den Anforderungen entsprechend gewählt werden, wobei er sich vorzugsweise im Bereich von einigen tausendstel Millimetern bis hin zu wenigen hundertstel Millimetern bewegt. Im weiteren ist in die Zylinderwand 6a des Zylinderelements 6 ein Ringkanal 13 eingelassen, der mit dem Ringspalt 15 in Verbindung steht. Von diesem Ringkanal 13 führt ein Kanal in Form einer Bohrung 14 nach unten in die Aufnahmekammer 10. Zwischen dem Ringkanal 13 und den Dichtringen 11 ist ein Entlastungsringkanal 16 in die Zylinderwand 6a des Zylinderelements 6 eingelassen, der über einer radiale Entlastungsbohrung 17 ebenfalls mit der Aufnahmekammer 10 in Verbindung steht. Im Bereich des Zylinderbodens 18 ist das Zylinderelement 6 mit einem Rückschlagventil 19 versehen, das die Aufnahmekammer 10 mit der Druckkammer 9 verbindet und ein Zurückströmen von Hydraulikmedium von der Aufnahmekammer 10 in die Druckkammer 9 ermöglicht, wenn sich der Kolben 7 beim Ausfedern des Puffers aus der Druckkammer 9 zurückzieht. Ein derartiges Rückschlagventil 19 wird vorzugsweise auf der Unterseite in die Zylinderwand 6a eingelassen, damit beim Ausfedern des Kolbens 7 Hydraulikmedium in die Druckkammer 9 gespeist wird.
- Mit zunehmender Einfederung des Puffers -Einschieben des Stössels- verkleinert sich die Druckkammer 9 durch den in sie eintauchenden Kolben 7. Damit der Kolben 7 weiter in die Druckkammer 9 eintauchen kann, muss Hydraulikmedium aus der Druckkammer 9 verdrängt werden. Das Hydraulikmedium strömt dabei über den ringförmigen Spalt 15 zwischen dem Kolben 7 und der Zylinderwand 6a in den Ringkanal 13, von wo es über den radial nach unten führenden Kanal 14 in die Druckkammer 10 gelangt. Zusätzlich oder anstelle eines Ringkanals 15 könnte auch ein Überströmkanal vorgesehen werden, über den das Hydraulikmedium am Kolben 7 vorbei in den Ringkanal 13 einströmen kann. Ein solcher Überströmkanal wird vorzugsweise auf der Oberseite in die Zylinderwand 6a eingelassen, damit beim Einfedern des Kolbens 7 zuerst das Gas verdrängt wird und sich die Druckkammer 9 automatisch entlüftet.
- Die gezeigte Ausführung, bei der der Kolben 7 von der der Puffertplatte 3 abgewandten Seite in die Druckkammer 9 hineingeführt ist, hat den weiteren Vorteil, dass sich das Hydraulikmedium aufgrund der Massenträgheit bei einem Auflaufstoss beim Zylinderboden 18 sammelt, während kleine Gasmengen, die ungewollt in die Druckkammer 9 gelangen können, sich bei der Stirnseite des Kolbens 7 sammeln. Damit ist sichergestellt, dass sich die Druckkammer 9 bei jedem Auflaufstoss selbständig entlüftet, da zuerst das Gas aus der Druckkammer 9 verdrängt wird, was insbesondere bei mehreren aufeinanderfolgenden Auflaufstössen von grosser Bedeutung ist. Bei umgekehrter Anordnung nämlich würde die kleinen Gasmengen in der Druckkammer 9 verbleiben und sich bei mehreren aufeinanderfolgenden Auflaufstössen ständig vermehren, was einen grossen Verlust an Energieaufnahme- und Dämpfungsvermögen der Dämpfungsvorrichtung und damit des genazen Puffers bedeuten würde.
- Da der Kolben 7 einen konstanten Aussendurchmesser sowie eine glatte Mantelfläche aufweist, erhöht sich mit zunehmender Einfederung des Stössels 2 der Drosselwiderstand in dem den Kolben 7 ringförmig umgebenden Spalt 15, wodurch eine Kraftzunahme über den Einschubweg erreicht wird. Diese Kraftzunahme wird jedoch nicht nur über den statischen Querschnitt des Ringspalts bestimmt, sondern ggf. auch über eine elastische Ausdehnung des Zylinderelements 6, dessen Zylinderwand 6a insbesondere bei einem Auflaufstoss die Tendenz hat, sich in radialer Richtung materialelastisch nach aussen zu wölben, womit sich gleichzeitig auch der Ringspalt 15 vergrössern würde. Diese materialelastische Ausdehnung des Zylinderelements 6 wird über die Steifigkeit bzw. Wandstärke der Zylinderwand 6a beeinflusst, zumal die Wandstärke der Zylinderwand 6a entlang der Druckkammer 9 varüert. Da die Zylinderwand 6a durch den Zylinderboden 18 zum Ende hin sehr steif wird und kaum mehr radial auslenkbar ist, ist die Druckkammer 9 in diesem Endbereich mit dem sich konisch erweiternden Abschnitt 9a versehen. Dieser Abschnitt 9a soll sicherstellen, dass im extremen Belastungsfall auch gegen das Hubende hin genügend Hydrauliköl am Kolben 7 vorbeiströmen kann.
- Somit wird das Federverhalten der gashydraulischen Dämpfungseinrichtung, und damit des ganzen Puffers, in Abhängigkeit der durch den Puffer zu verzögernden Masse und/oder der Einschubgeschwindigkeit des Stössels verändert.
- Der Kolben 7 stützt sich auf seiner Rückseite nicht direkt an der Hülse 1 ab, sondern über einen ringförmigen Einsatz 22. Während die Hülse 1 vorzugsweise aus Gusseisen besteht, wird der Einsatz 22 vorzugsweise aus einem hochvergüteten Stahl gefertigt. Der ringförmige Einsatz 22 ist mit einer schrägen Druckfläche 25 versehen, die an einer korrespondierenden Ringfläche an der Rückwand 21 der Hülse 1 aufliegt. Der Einsatz 22 weist zudem einen Fortsatz 23 auf, der eine kugelförmige Oberfläche sowie eine zentrale Durchgangsbohrung 24 besitzt. An dieser kugelförmigen Oberfläche stützt sich der Kolben 7 mit einer korrespondierenden Druckfläche auf seiner Rückseite ab. Der Kolben 7 ist auf seiner Rückseite ausserdem mit einem Kolbenfortsatz 26 versehen, der in die in den Einsatz eingelassene Bohrung 24 hineinragt. Der Aussendurchmesser des Kolbenfortsatzes 26 ist etwas kleiner als der Durchmesser der in den Einsatz 22 eingelassenen Bohrung 24, so dass der Kolben 7 geringfügig um die eine Art Gelenk bildende kugelförmige Oberfläche des Einsatzes 22 in radialer Richtung ausgelenkt werden kann, was im Falle von radial auf den Pufferteller 3 bzw. Stössel 2 einwirkenden Reibkräften von Vorteil ist. Am Ende des Kolbenfortsatzes 26 ist eine Verschlussanordnung 27 vorgesehen, welche dem Verschliessen eines in Längsrichtung durch den Kolben 7 führenden Kanals 28 dient. Die Verschlussanordnung 27 ist durch nicht näher bezeichnete Mittel gesichert, welche in der Bohrung 24 des Einsatzes 22 angeordnet sind. Über den Kanal 28 kann der Puffer nach dem Zusammenbau mit einem Gas und einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden.
- Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Puffer entlang der Linie A-A in Fig. 1. Aus dieser Darstellung ist insbesondere der ringförmige Spalt 15 zwischen dem Kolben 7 und dem Zylinderelement 6 ersichtlich, der in dieser Darstellung zwecks besserer Erkennbarkeit jedoch übertrieben gross dargestellt ist. Im weiteren ist eine in die Hülse 2 eingelassene Nut 29 ersichtlich, in welche ein am Stössel 1 angeordneter Führungskeil 30 eingreift, um die Lage der Hülse 2 gegenüber dem Stössel 1 in Umfangsrichtung zu definieren und ein Verdrehen des Stössels 2 gegenüber der Hülse 1 zu verhindern. Schliesslich sind vier in die Rückwand 21 eingelassene Befestigungsbohrungen ersichtlich, mittels welchen die Hülse 1 an einem Schienenfahrzeug befestigt werden kann.
- Beim einem langsamen Einfedern des Puffers ergibt sich eine Federkennlinie, die weitgehend mit derjenigen der elastomerischen Federanordnung 4 übereinstimmt, während beim dynamischen Einfedern zusätzlich das dynamische Verhalten der gashydraulischen Dämpfungseinrichtung 5 zum Tragen kommt, indem die Kraft bezogen auf den Einfederweg schneller ansteigt und insgesamt auf einem höheren Niveau verharrt. Durch die Grösse des Ringspalts 15, der Steifigkeit der Zylinderwand 6a und/oder des allenfalls vorhandenen Überströmkanals zusammen mit dem Ringkanal 13 und der in die Aufnahmekammer führenden Bohrung 14 kann das dynamische Verhalten beeinflusst werden. Jedenfalls befindet sich der den Kolben umgebende Ringkanal 14 im Ruhezustand des Puffers hinter der Stirnfläche des Kolbens 7, d.h. er wird von Kolben 7 überdeckt, so dass von Beginn des Einfedervorgangs an die gashydraulische Dämpfungseinrichtung aktiv ist, indem das aus der Druckkammer 9 verdrängte Hydraulikmedium nur über den Ringspalt 15 in den Ringkanal 13 bzw. den Kanal 14 einströmen kann, was mit einer entsprechende Drosselwirkung verbunden ist.
- Die Vorteile des beschriebenen Puffers liegen insbesondere darin, dass er aus wenigen Teilen besteht, einfach aufgebaut ist und kostengünstig hergestellt werden kann. Diesbezüglich sei beispielsweise der Kolben 7 erwähnt, der einstückig ausgebildet ist und auf seiner ganzen Länge einen konstanten Aussendurchmesser besitzt. Es versteht sich, dass sich ein solcher Kolben 7 vergleichsweise kostengünstig fertigen lässt. Anstelle oder zusätzlich zu einer aus Elastomerelementen bestehenden Federanordnung könnten natürlich auch andere Federanordnungen wie beispielsweise mechanische Federanordnungen oder Reibungsfederanordnungen zum Einsatz kommen.
- Neben dem Einsatz in Puffern eignen sich erfindungsgemäss gestaltete Dämpfungsvorrichtungen beispielsweise auch für den Einsatz in Kupplungen an Schienenfahrzeugen.
Claims (17)
- Dämpfungsvorrichtung für Zug- und/oder Stosseinrichtungen an Schienenfahrzeugen, mit einer Hülse (1) und einem relativ dazu verschiebbaren Stössel (2), mit einer elastomerischen und/oder mechanischen Dämpfungseinrichtung (4) sowie einer gashydraulischen Dämpfungseinrichtung (5) zum federnden Abstützen des Stössels (2) an der Hülse (1), wobei die gashydraulische Dämpfungseinrichtung (5) mit einer zylindrischen Druckkammer (9) und einer über zumindest einen Kanal (14) damit verbundenen Aufnahmekammer (10) versehen ist, und wobei sich die Druckkammer (9) bei Belastung in Stossrichtung durch einen in sie eintauchenden Kolben (7) verkleinert, und wobei zwischen dem Kolben (7) und einer die Druckkammer (9) begrenzenden Zylinderwand (6a) zumindest ein Durchlass (15) gebildet ist, der mit dem zumindest einen in die Aufnahmekammer (10) führenden Kanal (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil des in die Druckkammer (9) eintauchbaren Teils des Kolbens (7) zylindrisch ausgebildet ist und einen durchgehend konstanten Aussendurchmesser aufweist.
- Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der in die Druckkammer (9) eintauchbare Teil des Kolbens (7) mit einer glatten Mantelfläche versehen ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (9) in dem der Eintauchseite des Kolbens (7) gegenüberliegenden Endbereich mit einem sich im Durchmesser erweiternden oder vergrössernden Abschnitt (9a) versehen ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sich im Durchmesser erweiternde oder vergrössernde Abschnitt (9a) eine axiale Länge aufweist, die maximal 25% des Kolbendurchmessers entspricht.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (9) zumindest über 75% ihrer Länge zylindrisch ausgebildet ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckkammer (9) begrenzende Zylinderwand (6a) in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des in den Druckraum (9) vordringenden Kolbens (7) in radialer Richtung materialelastisch nach aussen auslenkbar ist, so dass sich der Querschnitt des zumindest einen Durchlasses (15) zwischen dem Kolben (7) und der die Druckkammer (9) begrenzenden Zylinderwand (6a) vergrössert.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der die Druckkammer (9) begrenzenden Zylinderwand (6a) zumindest entlang des zylindrisch ausgebildeten Abschnitts derart variiert, dass beim dynamischen Einfedern des Stössels (2) der Druck in der Druckkammer (9), trotz kontinuierlich abnehmender Eintauchgeschwindigkeit des Kolbens (7), über einen weiten Hubbereich weitgehend konstant ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass zwischen dem Kolben (7) und der die Druckkammer (9) begrenzenden Zylinderwand (6a) in Form eines ringförmigen Spalts (15) und/oder eines Überströmkanals ausgebildet ist, welcher bzw. welche mit dem zumindest einen in die Aufnahmekammer (10) führenden Kanal (14) verbunden sind.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kanal (14) mit einem den Kolben (7) radial umgebenden Ringkanal (13) verbunden ist
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) die Form eines Bolzens aufweist, einstückig ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen konstanten Aussendurchmesser aufweist.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die die Druckkammer (9) begrenzende Zylinderwand (6a) zumindest ein den Kolben (7) umfassendes Dichtelement (11) eingelassen ist, und dass zwischen dem den Kolben (7) radial umgebenden Ringkanal (13) und dem Dichtelement (11) ein weiterer, den Kolben (7) radial umgebender Entlastungskanal (16) angeordnet ist, der über eine Bohrung (17) mit der Aufnahmekammer (10) verbunden ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) auf der dem Fahrzeug zuzuwendenden Rückseite derart an einem mit einer Kugeloberfläche (23) versehenen Einsatz (22) abgestützt ist, dass er in radialer Richtung entlang der kugelförmigen Oberfläche verschwenkbar ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderelement (6) auf der Rückseite des Puffertellers (3) fixiert ist und dass die mechanische und/oder elastomerische Federanordnung zwischen dem Einsatz (22) und der Stirnseite des Zylinderelements (6) eingespannt ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Zylinderelement (6) eingelassene Druckkammer (9) auf der dem Pufferteller (3) abgewandten Seite offen ist und der Kolben (7) über die so gebildete Öffnung in die Druckkammer (9) hineingeführt ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der den Kolben (7) radial umgebende Ringkanal (13) im Ruhezustand des Puffers hinter der Stirnfläche des Kolbens (7) angordnet ist und vom Kolben (7) überdeckt wird.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) gleichzeitig zum Positionieren und Abstützen der mechanischen Dämpfungseinrichtung (4) vorgesehen ist.
- Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckkammer (9) und der Aufnahmekammer (10) ein Rückschlagventil (19) angeordnet ist, welches ein Zurückströmen von Hydraulikflüssigkeit von der Aufnahmekammer (10) in die Druckkammer (9) beim Ausfahren des Kolbens (7) aus der Druckkammer (9) ermöglicht.
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