DD150640A5 - Stossdaempfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Stoszdaempfer, der beispielsweise als Eisenbahnpuffer oder als Anschlagvorrichtung in Aufzugschaechten und Hafenanlagen eingesetzt wird. Durch die Erfindung wird ein Stoszdaempfer vorgeschlagen, der gute Daempfungseigenschaften bezueglich der Elastizitaet und Geschmeidigkeit bei weniger intensiven Stoeszen besitzt und ueber eine hohe Energiespeicherkapazitaet fuer harte, intensive Stoesze verfuegt. Erfindungsgemaesz besteht der Stoszdaempfer aus mindestens zwei Saeulen, die durch Elemente 1, 7 gebildet werden, welche auf unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern an metallischen Tragscheiben 2, 3 befestigt sind. Die Tragscheiben 2, 3 dienen gleichzeitig als Zwischenscheiben zwischen den benachbarten Elementen 1, 7, wobei die Elemente 1, 7 aus Elastomere mit verschiedenen Deformations- und Daempfungseigenschaften hergestellt sind.

Description

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Stoßdämpfer

Anwendungsgebiet der Erfindung;;.

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Stoßdämpfer in der Art eines Eisenbahnpuffers, der an festen Prellböcken oder an Waggons und Triebfahrzeugen befestigt ist oder auch als Puffer am Boden von Aufzugschächten und als Anschlagvorrichtung in Häfen eingesetzt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es sind bereits zahlreiche Stoßdämpfer oder Puffer für das vorstehend bezeichnete Anwendungsgebiet bekannt, die aus zwei Säulen bestehen, welche abwechselnd von elastischen und metallischen Elementen umgeben sind. Bei auftretenden

Stoßen wird die Stoßenergie durch das Zusammendrücken der elastischen Elemente absorbiert bzw« in Umformarbeit unigesetzte Diese Stoßdämpfer besitzen teilweise eine recht ungünstige Dämpfungscharakteristik und sind in der Fertigung relativ aufwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es·'* den Stoßdämpfer gleichzeitig gute Dämpfungseigenschaften in bezug auf ihre Elastizität und Geschmeidigkeit bei weniger -intensiven Stoßen und eine große Energiespeicherkapazität zur Dämpfung intensiver Stöße zu verleihen. Darüber hinaus soll die Herstellung und Montage der Stoßdämpfer einfacher gestaltet werden«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine veränderte Konstruktion und den Einsatz geeigneter Materialien einen verbesserten Stoßdämpfer der eingangs genannten Art zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die elastischen Elemente einer jeden Säule von metallischen Zwischenscheiben der anderen Säule getragen werden, wobei die elastischen Elemente beider Säulen aus Elastomeren hergestellt sind, die verschiedene Deformations:- und Dämpfungseigenschaften aufweisen.

Vorteilhafterweise besitzen die elastischen Elemente der einen Säule einen Dämpfungsfaktor unter 10 % und diejenigen der anderen Säule einen über 10 %_t wobei die Säule, die aus den elastischen Elementen mit dem höheren Dämpfungsfaktor gebildet wird, außenseitig über der anderen Säule angeordnet ist.

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Hach einem «eiteren Merkmal der Erfindung ist die Säule aus den Elementen mit dem niedrigeren Dämpfungsfaktor mit einer leichten axialen Vorspannung montiert. Die elastischen Elemente mit dem niedrigeren Dämpfungsfaktor, die im Ruhezustand mit den zwischen ihnen angeordneten metallischen Zwischenscheiben in Berührung sind, besitzen eine längliche, ausgebauchte Form.

Die elastischen Elemente können auch so ausgebildet sein, daß sie beim axialen Zusammendrücken durch Knickung verformt werden«

Aus_tf uhr uae;gt>ei spiel:,

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: ·

Pig, 1: den als Eisenbahnpuffer dienenden Stoßdämpfer nach der Erfindung im Schnitt,

Pig. 2: eine grafische Darstellung der

Dämpfungscharakteristik,

Pig. 3: eine v/eitere Ausführungsvariante der elastischen Elemente.

Der Stoßdämpfer umfaßt eine erste Säule aus elastischen Elementen, die an tragenden Metallscheiben 2 angebracht sind und in axialer Richtung unter Zwischenschaltung von metallischen Zwischenscheiben 3 aneinanderliegend angeordnet sind, wobei die Metallscheiben 2 und die Zwischenscheiben 3 auf einer zentralen Stange 4 gleitend montiert sind.

Diese Stange ist als Zuganker ausgebildet und besitzt an einem Ende einen Kopf 5 und ist am anderen Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Mutter 6"versehen· Durch Pestschrauben der Mutter 6.werden die elastischen Elemente 1 und die Zwischenscheiben 3 gegenseitig zur Anlage gebracht und die erforderliche leichte Vorspannung der ersten Säule eingestellt.

Die zweite Säule des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers besteht aus elastischen Elementen T₅ die die erste Säule umschliessen und an der peripheren Zone der Zwischenscheiben 3 befestigt sind»

Jede tragende Metallscheibe 2 ist radial zur Außenseite des Ringelementes 1 hin verlängert und bildet mit ihrer peripheren Verlängerung 8 einen Zwischenring zwischen zwei benachbarten elastischen Ringelementen 7.

Die Elemente 1 der ersten Säule bestehen aus einem elastischen, stark verformbaren Elastomer, wie beispielsweise Maturkautschuk und weisen einen sch?;achen Dämpfungsfaktor T auf, wobei dieser Faktor T vorzugsweise kleiner als 10 % ist c

Unter dem Dämpfungsfaktor T eines Elastomermaterials wird hier einerseits das Verhältnis zwischen der 'von einem Block dieses Materials absorbierten Energie, wenn dieser sukzessiv bis zum Maximalwert zusammengepreßt und dann so freigesetzt wird, daß er se-ine Anfangsform wieder einnimmt, und andererseits, die in dem Block im Laufe dieses Zyklusses gespeicherte Energie verstanden.

Dieser Paktor T kann von einer Hysteresekurve abgeleitet werden. .

In Pig· 2 ist eine solche Kurve dargestellt. Auf der Abs-' zisse ist die Deformation χ und auf der Ordinate die Beanspruchung f, durch die Deformation dargestellt. Die Kurve C stellt die Kompression des Blockes aus Elastomermaterial, und die Kurve C die nachträgliche;;Ausdehnung dar.

Wenn mit S die gesamte Oberfläche zwischen der Kurve C und der Achse der Abszissen bezeichnet wird und mit S¹ die halbmondförmige Oberfläche zwischen den beiden Kurven C und C ist, dann ist der Dämpfungsfaktor T - siehe oben - gleich dem Verhältnis zwischen den Oberflächen S¹ und S.

Die Berührungszonen 9 derSlemente 1 mit den Zwischenscheiben 3 sind derart schmal und agerundet ausgeformt, daß zur Absorption von Stoßen zuerst diese Zonen progressiv durch Erweiterung verformt werden«

Diese Art der progressiven elastischen Verformung verleiht dem Stoßdämpfer eine hohe Geschmeidigkeit und eine ausgezeichnete Elastizität für weniger starke Stöße.

Die elastischen Elemente 7 der zweiten Säule bestehen aus einem weniger verformbaren Material, wie beispielsweise Butylkautschuk und besitzen einen höheren Dämpfungsfaktor T, der vorzugsweise höher als 10 % ist. Dadurch können große Bnexglen bei der Absorption starker Stöße gespeichert werden.

Im Ruhezustand des Dämpfers 5 besteht zwischen jedem Ringelement 7 und den Verlängerungen 8 ein axialer Spielraum j.

Infolgedessen werden diese Elemente 7 bei weniger starken Stoßen nicht belastet. Sie treten einzig und allein erst dann in Aktion, wenn die Elemente 1 soweit deformiert bzw. zusammengedrückt wurden, daß der Spielraum j aufgebraucht ist. Von diesem Augenblick'an werden dann alle Elemente 7

zur Aufnahme der Stoßenergie belastet.

Die Angriffsstirnflächen 10 dieser Elemente, die nach Überwindung des Spiieräumes j an den Verlängerungen 8 anliegen, sind vorteilhaft eben, so daß die gesamte Masse dieser Elemente voll zur Wirkung kommt.

Die Ringelemente 1 und 7 sind auf ihren Trägerscheiben 2 und 3 aufvulkanisiert_e

Die elastischen Elemente 1, 7 sind so befestigt, daß sie sich axial auf beiden Seiten ihrer Trägerscheiben ausdehnen können, wobei beide Teile der Elemente durch kreisförmig angeordnete Bohrungen 11, 12 in den Trägerscheiben 2, 3 miteinander verbunden sind*

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführung bildet die Trägerscheibe die Symmetrieachse für jedes aus zwei Hälften bestehendes Ringelement, Der beide Hälften zu einem Element verbindende Steg, der durch die Bohrungen 11, 12 hindurchgeht, befindet sich genau in der Mitte der Elemente 1, 7, d.h. im Bereich ihrer größten radialen Abmessung.

Die radiale Stärke eines jeden Elementes nimmt progressiv zu den Randaonen, d.h. zur Trägerscheibe hin, ab.

Die tragenden Metallelemente 2, 3, 8 bestehen vorzugsweise aus identischen Platten,, wobei die Durchgangsbohrungen 11, 12 auf unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet sind.

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer setzt sich demzufolge aus abwechselnden Schichten unterschiedlicher Dämpfungselemente •zusammen, von denen die Elemente 1 mit einer relativ weichen Dämpfungscharakteristik auf einen kleineren mittleren Durchmesser einer Metallscheibe 2 angeordnet sind und schmale

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radiale Abmessungen sowie relativ längliche axiale Abmessungen besitzen.

Die an den Scheiben 3 angeordneten Elemente 7 weisen einen stärkeren Dämpfungsfaktor auf, wobei die Elemente 7 auf einen größeren Teilkreisdurchmesser angeordnet sind und gegenüber den Elementen 1 größere radiale Abmessungen besitzen und wesentlich kürzer sind.

Die getroffene Ausbildung und Anordnung der Dämpfungselemente gestattet eine sehr einfache Fabrikation des Stoßdämpfers, da lediglich Elastomerringe 1, 7 mit unterschiedlicher Form und Dämpfungscharakteristik hergestellt werden müssen_s die durch Aufvulkanisieren auf unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern indentischer metallischer Tragscheiben 2, 3 zu befestigen sind.

Die Montage des Dämpfers erfolgt durch eine einfache abwechselnde Schichtung der erfindungsgemäß hergestellten-Dämpfungselemente.

An den Enden der durch Schichtung entstandenen Säule sind vorteilhaft Halbscheiben vorgesehen, die nur an der zum Innern der Säule gerichteten Seite mit einem beliebigen Element 1, 7 ausgestattet sind. Der Aufbau der Säule wird demzufolge axial durch zwei starre Scheiben abgeschlossen.

Eine solche am rechten Ende der Säule befindliche Endscheibe 30 liejt gemäß Pig. 1 an einem Gestell 13 an, das geeignet ist, den zu dämpfenden Stoß zu absorbieren, während die Scheibe 20 am anderen Ende des Stoßdämpfers bzw. der Säule durch eine Verschlußkappe 14 abgedeckt wird. Die Kappe 14 dient dazu, den Stoß aufzunehmen, wobei der Kopf 5 des Zugankers 4 an der Seite der Scheibe 20 liegen soll, während das mit der Mutter β abschließende Ende des Zug-

ankers 4 sich frei in das Innere desGestells ^^einschieben lassen muß«

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer arbeitet wie folgt:

Der durch den Pfeil gekennzeichnete Stoß wird von der Verschlußkappe 14 aufgenommen und zunächst auf die Elemente 1 übertragen, die eine geschmeidige und elastische Dämpfung ermöglichen· Dabei werden die Elemente 1 soweit deformiert bzw. zusammengepreßt, bis das Spiel j aufgebraucht ist« Ist die Stoßenergie noch nicht vollständig absorbiert vjorden, werden durch progressives axiales Zusammendrücken die Elemente 7 belastet»

Hach der Eindämmung des Stoßes durch den Stoßdämpfer wird durch -die elastische Entspannung der Därapiungselemente der Stoßdämpfer in seine Anfangsstellung zurückgeführt, wobei im umgekehrten Sinne die in den Dämpfungselementen gespeicherte Stoßenergie ausgenutzt bzw. verwendet wird.

Wie im vorstehenden dargelegt, besitzt der erfindungsgemäße Stoßdämpfer eine ausgezeichnete Elastizität für die Dämpfung von weniger starken Stoßen, ein starkes Absorptionsvermögen für die Stoßenergie stärkerer Stöße sowie eine einfache Herstellung und Montage.

Heben der aufgezeigten Ausführung der Erfindung sind eine Reihe weiterer Modifizierungen möglich» So können die Elemente 1 der zrietralen Säule durch ela-.stische nicht zentral mit kleinen Öffnungen versehene Blöcke ersetzt werden, wobei die verschiedenen Trägerscheiben 2, 3 dann ebenfalls nicht zentral durchbrochen sind.

Die elastischen und metallischen Elemente können eine prismatische Porin haben und beispielsweise rechteckig sein.

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Anstelle des Zugankers 4, auf der die Trägerscheiben mit den elastischen Elementen gehalten und geführt werden, kann eine äußere starre Buchse vorgesehen werden, die evtl. selbst auf einige Parallelstäbe reduziert wurde.

Die Elemente 1, 7 können abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Form und Anordnung auch axial asymmetrisch in bezug auf das entsprechende metallische Trägerelement oder eine Form gemäß Fig. 3 besitzen. In dieser Ausbildung und Anordnung werden die Elemente bei Belastung auf Knickung beansprucht, \7obei.der elastische Ring 15 an der Peripherie der Trägerscheibe 3 unter Verwendung von Löchern 12 befestigt ist·

•Ferner kann die Stirnfläche IO der Elemente 7, die mit den Verlängerungen zusammenwirken, nicht eben sondern ebenfalls ballig ausgebildet werden. Dadurch wird die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers noch progressiver und der Verlauf der Federkennlinie noch kontinuierlicher gestaltet.

Alternativ zu den aufgezeigten Varianten kann die Anzahl der Säulen, die durch die konzentrischen elastischen Elemente mit unterschiedlichen Dämpfungsfaktoren gebildet werden, höher als zwei sein.

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Claims (6)

Erfind u ngsa "h Spruch

1. Stoßdämpfer, bestehend aus elastischen Elementen, die an metallischen Scheiben befestigt und wechselseitig zu Säulen zusammengestellt sind und bei auftretenden Stößen zusammengepreßt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die elastischen Elemente (1, 7) einer jeden Säule durch metallische Elemente (2, 3) der anderen Säule getragen werden, wobei die elastischen Elemente beider Säulen aus Elastomeren hergestellt sind_s die verschiedene Deiormations- und Dämpfungseigenschaften aufweisen.

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2. Stoßdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die elastischen Elemente (1) der einen der Säulen einen Dämpfungsfaktor unter 10 % aufweisen und diejenigen (7) der anderen Säule einen Dämpfungsfaktor über 10 %,

3. Stoßdämpfer nach einem der Punkte 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Säule, die aus den elastischen Elementen (7) mit dem höchsten Dämpfungsfaktor besteht, außenseitig über der anderen Säule angeordnet ist.

4* Stoßdämpfer nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Säule,'die aus den elastischen Elementen (1) mit dem niedrigeren Dämpfungsfaktor unter einer leichten axialen Vorspannung montiert ist.

5« Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch j daß die Stirnfläche der elastischen Elemente (l) in der Berührungszone (9) mit den tragenden Zv/ischenscheiben (3) im Ruhezustand des Dämpfers schmal und abgerundet sind.

6. Stoßdämpfer nach einem vorhergehenden Punkt, gekennzeichnet dadurch, daß die elastischen Elemente so konzipiert sind, daß sie unter Knickung arbeiten, wenn sie axial zusammengedrückt werden.

Hierzu 1 Seile Zeichnungen