EP0160936B1 - Kombinierte Zug- und Stossvorrichtung - Google Patents

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EP0160936B1
EP0160936B1 EP85105356A EP85105356A EP0160936B1 EP 0160936 B1 EP0160936 B1 EP 0160936B1 EP 85105356 A EP85105356 A EP 85105356A EP 85105356 A EP85105356 A EP 85105356A EP 0160936 B1 EP0160936 B1 EP 0160936B1
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EP
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stop
friction spring
resilient cartridge
cartridge
spring
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Willi Dipl.-Ing. Klein
Barun Dipl.-Ing. Chatterjee
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Bergische Stahl Industrie
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Bergische Stahl Industrie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G9/00—Draw-gear
    • B61G9/04—Draw-gear combined with buffing appliances
    • B61G9/06—Draw-gear combined with buffing appliances with rubber springs

Definitions

  • the invention relates to a combined pulling and pushing device with a friction spring and an elastic cartridge for central buffer couplings of rail vehicles, the device being inserted into or replacing the connecting rod connecting the coupling head to the articulation and the elastic cartridge from a tubular body with a piston that can be displaced against the spring medium exists, which is guided out of the elastic cartridge via a piston rod, the elastic cartridge being longitudinally displaceable within a friction spring arranged in a gimbal-mounted housing on the linkage.
  • Friction springs are particularly advantageous because relatively large forces can be cushioned with such devices with relatively small spring travel. Friction springs, however, cannot be used to build shock absorbers that only respond above a certain limit and then absorb the excessive shock and keep the energy that occurs in the event of such impact away from the vehicle. It has therefore been proposed, for example, in DE-PS 19 47 819 a device which is able to absorb oversized impacts. The disadvantage is that this known device must be replaced after every response. This effort is considerable.
  • the present invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages of the known constructions and of using a combination of friction spring elements and elastic cartridges in central buffer couplings, which takes advantage of the two elements without having to accept their disadvantages.
  • the elastic cartridge is connected to the coupling head and is mounted in a rotationally fixed manner in the housing and that the intermediate piece has a stop abutting against the front end of the friction spring and a stop abutting against the carbon rod of the elastic cartridge which is led out to the rear. which also bears against the rear end of the friction spring via a rear intermediate layer and also has a distance from the end stop corresponding to the deflection of the friction spring.
  • the characteristics of the friction spring and the elastic cartridge are advantageously set differently, the response force of the elastic cartridge preferably being greater than the greatest spring force of the friction spring.
  • the intermediate piece expediently consists of a tube piece, onto the front end of which the outwardly projecting stop is screwed, which abuts against the front end of the friction spring via a front intermediate layer.
  • the advantage of the device according to the invention lies above all in the fact that the elastic cartridge also forms an elastic intermediate buffer in the area in which the friction spring fulfills its function, which only comes into effect when the entire path of the friction spring has been cushioned and then can still absorb oversized bumps elastically.
  • the housing 11 for the friction spring 12 is gimbaled on the (not shown) linkage housing and is held in the horizontal plane at the center by known support legs 13, which but can also be replaced by any other known centering device.
  • an elastomer cartridge 14 known per se which is connected at the front end to the coupling head (not shown).
  • An extension piece can also be provided between the elastomer cartridge 14 and the coupling head.
  • a tubular intermediate piece 15 is provided, in which a stop 16 is screwed onto the front end, which protrudes radially outward beyond the intermediate piece 16 and lies against the other end of the friction spring 12 via the front intermediate layer 17.
  • Plastic sliding blocks with a small coefficient of friction are arranged at 18 between the elastomer cartridge 14 and the stop 16, at 19 between the bellows 16 and the friction spring housing 11 and at 20 between the friction spring housing 11 and the front intermediate layer 17, whereby a good displaceability between the three parts is effected relative to one another .
  • a wedge 22 is fastened to the friction spring housing 11 with the screw 23 and is mounted in a longitudinally displaceable manner in a groove 21 in the stop 16. This prevents the intermediate piece 15 from rotating relative to the housing 11.
  • the elastomer cartridge 14 carries a wedge 24, which in a longitudinal slot 25 in Intermediate piece 15 is displaceable. This prevents the elastomer cartridge 14 from rotating relative to the intermediate piece 15. Both measures together prevent the coupling head attached to the elastomer cartridge 14 from rotating relative to the articulation.
  • a stop 26 is screwed in so far that the stop 26 bears against the piston rod 27 of the elastomer cartridge 14 projecting towards the rear and generates a prestress with the collar 34, the piston rod 27 being better guided in a recess 28 engages in the stop 26.
  • a collar or flange 29 projecting outward beyond the intermediate piece lies against the friction spring 12 from behind via the rear intermediate layer 30.
  • the collar 29 can also be part of the stop 26.
  • the intermediate layer 30 is extended to the rear so far that it abuts the end stop 31 and thereby forms the abutment for the friction spring 12. In the normal position, there is a distance R between the end stop 31 and the stop 26, which corresponds to the permissible deflection path of the friction spring 12.
  • Sliders 32 and 33 made of a low-friction plastic are arranged between the rear intermediate layer 30 and the housing 11 on the one hand and the flange 29 on the other hand.
  • the shocks occurring in normal traffic are transmitted from the coupling head to the elastomer cartridge 14, which in turn transmits the shocks via the piston rod 27, the stop 26, the intermediate piece 15, the stop 16 and the intermediate layer 17 to the friction spring 12, which then compresses. If the impact force exceeds the force of the friction spring 12 when the impact is too great, the stop 26 is pushed back so far that it abuts the end stop 31, that is to say has passed the path R. If, as a result of the oversized impact, the elastomer cartridge 14 is pressed even further over the coupling head, the cartridge 14 moves by at most path E, the piston rod 27 being pushed into the cartridge 14 and displacing the plastic there in a known manner. The impact energy is destroyed.
  • the response force of the elastomer cartridge 14 is greater than the greatest force to be exerted by the friction spring 12.
  • the impact energy is destroyed during the penetration of the piston rod 27. This impact energy is therefore kept away from the linkage and thus from the vehicle. If the impact stops, the elastomer cartridge 14 shifts again by the path E within the intermediate piece 15 due to the known properties of the elastomer until the state shown in the drawing is reached again. Since the response force of the elastomer cartridge 14 is strongly dependent on the run-up speed, it may be possible for the strokes of the friction spring 12 and the elastomer cartridge 14 to be superimposed during the axial movement of the coupling head.
  • the elastomer cartridge 14 When pulling on the coupling head, the elastomer cartridge 14 is pulled forward. The tensile force is then transmitted via the collar 34, the intermediate piece 15, the flange 29 and the rear intermediate layer 30 to the friction spring 12, which rests against the collar 35 and compresses. The elastomer cartridge 14 is not used when pulling on the coupling head.
  • the arrangement can also be reversed with the same mode of operation, so that the coupling head is arranged on the friction spring housing 11 and the device with the elastomer cartridge 14 is linked to the vehicle directly or via a linkage housing.
  • the stops 16 and 26 are secured against rotation on the intermediate piece 15 in a manner known per se. All known center reset devices can also be used.
  • the spring medium in the elastic cartridge can be an elastomer, a prestressed gas, a fluid connected to a storage device, or one or more ring or helical springs, divided or undivided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kombinierte Zug-und Stossvorrichtung mit einer Reibungsfeder und einer Elastikpatrone für Mittelpufferkupplungen von Schienenfahrzeugen, wobei die Vorrichtung in die den Kuppelkopf mit der Anlenkung verbindende Zugstange eingefügt ist oder diese ersetzt und die Elastikpatrone aus einem Rohrkörper mit einem gegen das Federmedium verscheibbaren Kolben besteht, der über eine Kolbenstange aus der Elastikpatrone herausgeführt ist, wobei die Elastikpatrone längsverschieblich innerhalb einer in einem an der Anlenkung kardanisch gelagerten Gehäuse angeordneten Reibungsfeder liegt.
  • Zug- und Stossvorrichtungen unter Verwendung von Reibungsfedern sind bekannt. Diese Federn sind vor allem deswegen so vorteilhaft, weil mit solchen Vorrichtungen bei relativ kleinen Federwegen relativ grosse Kräfte abgefedert werden können. Mit Reibungsfedern lassen sich jedoch keine Stossvorrichtungen aufbauen, welche erst oberhalb einer bestimmten Grenze ansprechen und dann den zu grossen Stoss auffangen und die bei dolchen Stössen auftretenden Eneregien vom Fahrzeug fernhalten. Man hat daher beispeilsweise in der DE-PS 19 47 819 eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche in der Lage ist, übergrosse Stösse aufzufangen. Der Nachteil dabei ist, dass diese bekannte Vorrichtung nach jedem Ansprechen ersetzt werden muss. Dieser Aufwand ist beträchlich.
  • Man ist daher dazu übergegengen (DE-A 30 35 922) eine Zug- und Stossvorrichtung aus einer Reibungsfeder und einer Elastikpatrone aufzubauen. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt aber darin, dass die bekannte Konstruktion am Zughaken eines Schienenfahrzeugs aufgehängt wird, was zu einem enormen Verschleiss infolge des dauernden Wechsels von Zug- und Stosskräften am Kuppelkopf führt. Weiter ist bei dieser Konstruktion ein weitere Nachteil darin zu erkennen, dass bei Zug am Kuppelkopf (was ca 50% aller Beanspruchungsfälle ausmacht) sich immer die Kolbenstange von der Grundplatte abhebt und beim Wechsel von Zug uaf Druck wider gegen die Grundplatte gehämmert wird. Dies bedeutet, dass nicht nur das vordere Ende der Kolbenstange bei dieser bekannten Konstruktion deformiert wird, sondern auch die Grundplatte. Der Schlag erfolgt immer mit der vollen Kraft des Drucks.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und eine Kombination aus Reibungsfederelementen und Elastikpatronen bei Mittelpufferkupplungen zu verwenden, die die Vorteile beider Elemente ausnutzt, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass die Elastikpatrone mit dem Kuppelkopf verbunden ist und drehfest im Gehäuse gelagert ist und dass das Zwischenstück einen sich an das vordere Ende der Reibungsfeder anlegenden Anschlag und einen sich an die nach hinten herausgeführte Kohlenstange der Elastikpatrone anlegenden Anschlag besitzt, welcher sich ausserdem sowohl über eine hintere Zwischenlage gegen das hintere Ende der Reibungsfeder anlegt als auch einen der Einfederung der Reibungsfeder entsprechenden Abstand zum Endanschlag besitzt.
  • Vorteilhaft sind die Charakteristiken der Reibungsfeder und der Elastikpatrone unterschiedlich eingestellt, wobei vorzugsweise die Ansprechkraft der Elastikpatrone grösser ist als die grösste Federkraft der Reibungsfeder.
  • Zweckmässig besteht das Zwischenstück aus einem Rohrstück, auf dessen vorderes Ende der nach aussen überstehende Anschlag aufgeschraubt ist, welcher sich über eine vordere Zwischenlage gegen das vordere Ende der Reibungsfeder anlegt.
  • Der Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt vor allem darin, dass die Elastikpatrone auch in dem Bereich, in dem die Reibungsfeder ihre Funktion erfüllt, schon einen elastischen Zwischenpufferbildet, welcher erst dann, wenn der gesamte Weg der Reibungsfeder ein-gefedert ist, zur Wirkung kommt und dann immer noch übergrosse Stösse elastisch auffangen kann.
  • Nach der Zeichnung, in der eine beispielsweise Ausführungsform unter Verwendung einer Elastomer-Patrone dargestellt ist, ist das Gehäuse 11 für die Reibungsfeder 12 am (nicht dargestellten) Anlenkungsgehäuse kardanisch befestigt und wird durch an sich bekannte Stützbeine 13 in horizontaler Ebene auf Mitte gehalten, welche aber auch durch jede andere bekannte Vorrichtung zur Mittenstellung ersetzt werden kann. Innerhalb der Reibungsfeder 12 ist eine an sich bekannte Elastomer-Patrone 14 angeordnet, die am vorderen Ende mit dem (nicht dargestellten) Kuppelkopf verbunden ist. Zwischen Elastomer-Patrone 14 und Kuppelkopf kann aber auch noch ein Verlängerungsstück vorgesehen werden. Zwischen Reibungsfeder 12 und Elastomer-Patrone 14 ist ein rohrförmiges Zwischenstück 15 vorgesehen, bei dem am vorderen Ende ein Anschlag 16 aufgeschraubt ist, welcher radial nach aussen über das Zwischenstück 16 übersteht und sich über die vordere Zwischenlage 17 am verderen Ende der Reibungsfeder 12 anlegt. Gleitsteine aus Kunststoff mit kleinem Reibungskoeffizienten sind bei 18 zwischen Elastomer-Patrone 14 und Anschlag 16, bei 19 zwischen Anschalg 16 und Reibungsfedergehäuse 11 und bei 20 zwischen Reibungsfedergehäuse 11 und vordere Zwischenlage 17 angeordnet, wodurch eine gute Verschiebbarkeit zwischen den drei Teilen relativ zueinander bewirkt wird.
  • Eine Verdrehung der einzelnen Teile zueinander wird dadurch verhindert, dass einerseits am Reibungsfedergehäuse 11 ein Keil 22 mit der Schraube 23 befestigt ist, welcher in einer Nut 21 im Anschlag 16 längsverschieblich gelagert ist. Damit wird eine Verdrehung des Zwischenstücks 15 gegenüber dem Gehäuse 11 verhindert. Andererseits trägt die Elastomer-Patrone 14 einen Keil 24, welcher in einem Längsschlitz 25 im Zwischenstück 15 verschiebbar ist. Dadurch wird eine Verdrehung von Elastomer-Patrone 14 relativ zum Zwischenstück 15 verhindert. Beide Massnahmen zusammen verhindern also, dass sich der an der Elastomer-Patrone 14 befestigte Kuppelkopf gegenüber der Anlenkung verdrehen kann.
  • Am rückwärtigen Ende des Zwischenstücks 15 ist ein Anschlag 26 soweit eingeschraubt, dass sich der Anschlag 26 gegen die nach hinten harausragende Kolbenstange 27 der Elastomer-Patrone 14 anlegt und mit dem Bund 34 eine Vorspannung erzeugt, wobei zur besseren Führung die Kolbenstange 27 in eine Ausnehmung 28 im Anschlag 26 eingreift. Ein nach aussen über das Zwischenstück vorstehender Bund oder Flansch 29 legt sich von hinten her über die hintere Zwischenlage 30 gegen die Reibungsfeder 12 an. Der Bund 29 kann auch Teil des Anschlags 26 sein. Die Zwischenlage 30 ist nach hinten soweit verlängert, dass sie am Endanschlag 31 anliegt und dadurch das Widerlager für die Reibungsfeder 12 bildet. Zwischen dem Endanschlag 31 und dem Anschlag 26 ist in Normallage ein Abstand R, welcher dem zulässigen Einfederungsweg der Reibungsfeder 12 entspricht. Zwischen der hinteren Zwischenlage 30 und dem Gehäuse 11 einerseits und dem Flansch 29 andererseits sind Gleitstücke 32 und 33 aus einem reibungsarmen Kunststoff angeordnet.
  • Die im normalen Verkehr auftretenden Stösse werden vom Kuppelkopf auf die Elastomer-Patrone 14 übertragen, welche ihrerseits die Stösse über die Kolbenstange 27, den Anschlag 26, das Zwischenstück 15, den Anschlag 16 und die Zwischenlage 17 aufdie Reibungsfeder 12 überträgt, welche dann einfedert. Übersteigt bei einem zu grossen Stoss die Stosskraft die Kraft der Reibungsfeder 12 so wird der Anschlag 26 soweit zurückgeschoben, dass er am Endanschlag 31 anliegt, also den Weg R durchlaufen hat. Wird jetzt infolge des übergrossen Stosses noch weiter über den Kuppelkopf auf die Elastomer-Patrone 14 gedrückt, so verschiebt sich die Patrone 14 um höchstens den Weg E, wobei die Kolbenstange 27 in die Patrone 14 hineingeschoben wird und dort in bekannter Weise den Kunststoff verdrängt. Dabei wird die Stossenergie vernichtet. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Ansprechkraft der Elastomer-Patrone 14 grösser ist als die grösste von der Reibungsfeder 12 aufzubringende Kraft. Während des Eindringens der Kolbenstange 27 wird die Stossenergie vernichtet. Diese Stossenergie wird also von der Anlenkung und damit vom Fahrzeug ferngehalten. Hört der Stoss auf, so verschiebt sich die Elastomer-Patrone 14 infolge der bekannten Eigenschaften des Elasteomers wieder innerhalb des Zwischenstücks 15 um den Weg E nach vorne, bis der in der Zeichnung dargestellt Zustand wieder erreicht ist. Da die Ansprechkraft der Elastomer-Patrone 14 stark von der Auflaufgeschwindigkeit abhängig ist, kann es möglich sein, dass während der axialen Bewegung des Kuppelkopfs eine Überlagerung der Hübe der Reibungsfeder 12 sowie der Elastomer-Patrone 14 stattfindet.
  • Bei Zug am Kuppelkopf wird die Elastomer-Patrone 14 nach vorn gezogen. Dann wird die Zugkraft über den Bund 34, das Zwischenstück 15, den Flansch 29 und die hintere Zwischenlage 30 auf die Reibungsfeder 12-übertragen, welche sich gegen den Bund 35 anlegt und einfedert. Die Elastomer-Patrone 14 wird bei Zug am Kuppelkopf nicht in Anspruch genommen.
  • Selbstvorständlich lässt sich die Anordnung auch bei gleicher Wirkungsweise umkehren, sodass der Kuppelkopf am Reibungsfedergehäuse 11 angeordnet ist und die Vorrichtung mit der Elastomer-Patrone 14 am Fahrzeug direkt oder über ein Anlenkgehäuse angelenkt ist.
  • Die Anschläge 16 und 26 sind in an sich bekannter Weise gegen Verdrehen auf dem Zwischenstück 15 gesichert. Es können auch alle an sich bekannten Mittenrückstellvorrichtungen verwendet werden.
  • Das Federmedium in der Elastikpatrone kann ein Elastomer, ein vorgespanntes Gas, ein mit einem Speicher verbundenes Fluid oder auch eine oder mehrere Ring- oder Schraubenfedern, geteilt oder ungeteilt, sein.

Claims (7)

1. Kombinierte Zug- und Stossvorrichtung mit einer Reibungsfeder (12) und einer Elastikpatrone (14) für Mittelpufferkupplungen von Schienenfahrzeugen, wobei die Vorrichtung in die den Kuppelkopf mit der Anlenkung verbindende Zugstange eingefügt ist oder diese ersetzt und die Elastikpatrone aus einem Rohrkörper mit einem gegen das Federmedium verschiebbaren Kolben besteht, der über eine Kolbenstange (27) aus der Elastikpatrone herausgeführt ist, wobei die Elastikpatrone längsverschieblich innerhalb eine in einem an der Anlenkung kardanisch gelagerten Gehäuse angeordneten Reibungsfeder liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastikpatrone (14) mit dem Kuppelkopf verbunden ist und drehfest in Gehäuse (11) gelagert ist und dass ein Zwischenstück (15) einen sich an das vordere Ende der Reibungsfeder (12) anlegenden Anschlag (16) und einen sich an die nach hinten herausgeführte Kolbenstange (27) der Elastikpatrone (14) anlegenden Anschlag (26) besitzt, welcher sich ausserdem sowohl über eine hintere Zwischenlage (30) gegen das hintere Ende der Reibungsfeder (12 anlegt als auch einen der Einfederung der Reibungsfeder (12) entsprechenden Abstand (R) zum Endanschlag (31) besitzt.
2. Zug- und Stossvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristiken der Reibungsfeder (12) und der Elastikpatrone (14) unterschiedlich sind, wobei vorzugsweise die Ansprechkraft der Elastikpatrone (14) grösser ist als die grösste Federkraft der Reibungsfeder (12).
3. Zug- und Stossvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenneichnet, dass das Zwischenstück (15) aus einem Rohrstück besteht, auf dessen vorderes Ende der nach aussen überstehende Anschlag (16) aufgeschraubt ist, welcher sich über eine vordere Zwischenlage (17) gegen das vordere Ende der Reibungsfeder (12) abstützt.
4. Zug- und Stossvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Anschlag (26) in das rohrförmige Zwischenstück (15) soweit eingeschraubt ist, bis der Anschlag (26) an der Kolbenstange (27) der Elastikpatrone (14) anliegt und gegebenenfalls die Elastikpatrone (14) sich an einem Anschlag (34), wie Bund, Stift, etc., gegenüber dem Zwischenstück (15) abstützt.
5. Zug- und Stossvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Zwischenlage (30) bis zum Endanschlag (31) des Gehäuses (11) verlängert ist und dort anliegt.
6. Zug- und Stossvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass Gleitstücke (18, 19, 20, 32, 33), vorzugsweise aus einem reibungsarmen Kunststoff, zwischen den aufeinander gleitenden Flächen des Gehäuses (11), des Zwischenstücks (15), der Zwischenlagen (16, 30) und der Elastikpatrone (14) angeordnet sind.
7. Zug- und Stossvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Federmeium in der Elastikpatrone (14) ein Elastomer ist.
EP85105356A 1984-05-07 1985-05-02 Kombinierte Zug- und Stossvorrichtung Expired - Lifetime EP0160936B1 (de)

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