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Title:
PROCESS AND DEVICE FOR ABSORBING IMPACT ENERGY, IN PARTICULAR IN AUTOMATIC COUPLINGS OF RAIL VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/049042
Kind Code:
A1
Abstract:
A process is disclosed for absorbing impact energy, in particular in automatic couplings of rail vehicles, by means of devices with an elastomer shock absorber having two piston rods with different diameters arranged in a common working cylinder. According to this process, the impact energy is absorbed by overcoming in several steps the flow resistance in a compressible and precompressed elastomer liquid. As a result of this process, the device for absorbing impact energy has a characteristic curve which allows using the device in different working conditions. The new characteristic curve of the device show a high rise of the piston stroke relative to the impact strength when the outer impact forces are low and a markedly lower rise of the piston stroke relative to the impact strength when the outer impact forces are high. The device for absorbing impact energy is characterised in that the elastomer shock absorber (4) has two piston rods with different diameters arranged in a common working cylinder (5). The piston rod (7) with the smaller diameter lies with its end on the bottom (3) of the body (1), and the bottom (8) of the elastomer shock absorber (4) bumps against the shock damper (9).

Inventors:
KUBICKI ANTONI
STRZYZ EUGENIUSZ
CHMIELEWSKI ANDRZEJ
KEDZIOR JOZEF
POPCAWSKI WOJCIECH
MILCZARSKI KAZIMIERZ
MICHAJCOW WDADIMIR MAKSYMOWICZ
FILIPOW WIKTOR NIKODAJEWICZ
DIMITROW WALENTIN WIKTOROWICZ
SKURATOW ALEKSANDER JEWGIENIEW
CURIENKO WDADIMIR NIKODAJEWICZ
ULIANOW OLEG ALEKSANDROWICZ
Application Number:
PCT/PL1998/000020
Publication Date:
November 05, 1998
Filing Date:
April 30, 1998
Export Citation:
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Assignee:
URZADZEN MECHANICZNYCH KAMAX S (PL)
International Classes:
B61G11/16; F16F1/44; F16F7/12; B61G9/04; (IPC1-7): B61G11/16; F16F7/12; F16F1/44; B60R19/18
Foreign References:
DE4419042A11995-02-23
DE2722542A11978-11-23
DE3610567A11987-10-01
DE19616944A11997-10-30
GB1041912A1966-09-07
US4960215A1990-10-02
US4998997A1991-03-12
US3752462A1973-08-14
Attorney, Agent or Firm:
Dreszer-lichanska, Hanna (Al. Niepodleg$mosci 188 B, Warszawa, D)
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Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Entziehung von Sto energie insbesondere in selbsttätigen Kupplungen von Schienenfahrzeugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entziehung von Sto energie insbesondere in selbsttätigen Kupplungen von Schienenfahrzeugen.

In den bekannten, einen Elastomer-Sto dämpfer aufweisenden Vorrichtungen zur Sto energieentziehung findet die Absorption der Sto energie in einem Arbeitszylinder statt, der mit einem flüssigen, vorverdichteten Elastomer angefüllt ist. Das geschieht im Inneren des Arbeitszylinders, während der Bewegung einer Kolbenstange des Elastomer- Sto dämpfers, die durch die äu ere Kraft verursacht ist. Die Bewegung der Kolbenstange findet erst nach dem Überwinden einer Eigenspannung des Elastomer-Sto dämpfers statt und geht dann proportional zu der wirkenden Kraft vor.

Aus einer polnischen Gebrauchsmusteranmeldung W 97130 ist eine, einen Elastomer- Sto dämpfer aufweisende Vorrichtung zur Sto energieentziehung in einer selbsttätigen Kupplung von Schienenfahrzeugen bekannt. Der Apparat ist so aufgebaut, da in einem Körper, der in Form eines einseitig mit Hilfe eines Bodens geschlossenen Zylinders ausgebildet ist, ein Elastomer-Sto dämpfer eingesetzt ist. Der Elastomer-Sto dämpfer ist mit seinem Kolben in die Richtung des Körperbodens ausgerichtet und mit Hilfe einer Sto platte zum Boden angedrückt. Die Sto platte ist mit dem Körper mit Hilfe von fest an der Sto platte eingesetzten Schrauben verbunden. Die Schrauben gehen über Schraubenlöcher, die sich in den gegenüber dem Körperboden liegenden Körperösen befinden.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, da der Arbeitsbereich der Vorrichtung beschränkt ist, denn eine relativ gro e Eigenspannung des Elastomer-Sto dämpfers ist notwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entziehung von Sto energie insbesondere in einer selbsttätigen Kupplung von Schienenfahrzeugen zu schaffen, die die Entziehung von Sto energie unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen ermöglichen. Dank dem Verfahren und der Vorrichtung können die Stö e herabgesetzt werden, die eine kleine Sto energie aufweisen, und die, die eine Sto energie bis hin zu dem maximal zulässigen Grenzwert haben.

Das erfindungsgemä e Verfahren besteht darin, da beim Anstieg einer länglich auf eine einen Elastomer-Sto dämpfer aufweisende Vorrichtung wirkenden Kraft, und zwar vom Nullwert bis zum Ausgleichen einer ursprünglichen Eigenspannung der Vorrichtung, zuerst keine Längenverringerung der Vorrichtung stattfindet. Bei einem anschlie enden Anstieg der Kraft, findet eine Längenverringerung der Vorrichtung bis zum ersten vorbestimmten Längshub statt, wobei die Längenverringerung durch die Einschiebung der, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Kolbenstange in den Arbeitszylinder des Elastomer- Sto dämpfers bewirkt ist. Bei einem anschlie enden Anstieg der Kraft bis zum Ausgleichen einer zusätzlichen Eigenspannung der Vorrichtung, findet keine Längenverringerung der Vorrichtung statt. Nach dem Ausgleichen der zusätzlichen Eigenspannung der Vorrichtung und bei einem anschlie enden Anstieg der Kraft bis zu einem maximalen Wert, findet eine weitere Längenverringerung der Vorrichtung statt, bis zum Erreichen eines gesamten vorbestimmten Längshubes der Vorrichtung, wobei die Längenverringerung durch die Einschiebung der, einen gro en Durchmesser aufweisenden, Kolbenstange in den Arbeitszylinder bewirkt ist. Bei einem Abfall der Kraft vom maximalen Wert, findet eine erste sprunghafte Abnahme der Gegenkraft der Vorrichtung statt, ohne Längenveränderung. Bei einem anschlie enden Abfall der Kraft, findet eine Längenvergrö erung der Vorrichtung statt, bis zum Erreichen des ersten Langshubes, wobei die Längenvergrö erung durch das Ausfahren der, einen gro en Durchmesser aufweisenden Kolbenstange aus dem Arbeitszylinder bewirkt ist. Bei einem anschlie enden

Abfall der Kraft, findet eine zweite sprunghafte Abnahme der Gegenkraft der Vorrichtung statt, und zwar ohne Längenveränderung. Bei einem weiteren anschlie enden Abfall der Kraft, findet eine weitere Längenvergrö erung der Vorrichtung statt, bis zum Erreichen ihrer ursprünglichen Länge, wobei die Längenvergrö erung durch das Ausfahren der, einen kleinen Durchmesser aufweisenden, Kolbenstange aus dem Arbeitszylinder bewirkt ist. Bei einem anschlie enden Abfall der Kraft bis zum Nullwert und beim Erhalten ihrer ursprünglichen Länge findet eine Abnahme der Gegenkraft der Vorrichtung statt.

Die erfindungsgemä e Vorrichtung zur Entziehung von Sto energie ist dadurch gekennzeichnet, da sie aus einem Körper, einer Sto platte und einem Elastomer- Sto dämpfer besteht. Der Elastomer-Sto dämpfer weist zwei Kolbenstangen unterschiedlichen Durchmessers in einem gemeinsamen Arbeitszylinder auf. Die Kolbenstange mit dem kleinen Durchmesser liegt an dem Boden des Körpers an, und der Boden des Elastomer-Sto dämpfers stö t an die Sto platte an.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigt: Fig. 1 Kennlinien der Vorrichtung, welche das beanspruchte Verfahren darstellen, Fig.2 die Vorrichtung zur Entziehung der Sto energie, enthaltend einen Elastomer- Sto dämpfer mit zwei Kolbenstangen in einem gemeinsamen Arbeitszylinder.

An zwei Beispielen aus der Praxis, welche die in der Fig. 1 gezeigten Kennlinien der Vorrichtung beschreiben, mag die erfindungsgemä e Entziehung der Sto energie verdeutlicht werden.

Beispiel 1 Während des Auflaufs eines 90 Tonnen schweren Waggons mit einer Geschwindigkeit von 11 km/h auf einen anderen stehenden, nicht abgebremsten Waggon entsteht eine äu ere, steigende Kraft Fd, die auf die Vorrichtung länglich wirkt. Diese Kraft, nach dem Überwinden einer ursprünglichen Eigenspannung der Vorrichtung Fod von 140 kN, (Fig. 1, Punkt A), verursacht eine zu der ansto enden Kraft proportionale Längenverringerung der Vorrichtung. Diese Längenverringerung ist auf der Linie A-B in Fig. 1 gezeigt, und ist

durch die Einschiebung einer, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Kolbenstange in einen Arbeitszylinder des Elastomer-Sto dämpfers bewirkt. Im Punkt B in Fig. 1, d.h. bei der Kraft Fd von etwa 400 kN, erreicht die Kolbenstange das Ende ihres Hubwegs, den sogenannten ersten Längshub. Der weitere Anstieg der Kraft Fd bis zum Wert von 600 kN im Punkt C in Fig. 1 bewirkt keine Längenverringerung der Vorrichtung mehr, sondern lediglich die Überwindung einer zusätzlichen Eigenspannung der Vorrichtung. Nach dem Überwinden der Eigenspannung findet eine weitere, zu der ansto enden Kraft proportionale Längenverringerung der Vorrichtung statt, die auf der Linie C-D in Fig. 1 gezeigt ist. Sie ist durch die Einschiebung einer, einen gro en Durchmesser aufweisenden, Kolbenstange in den Arbeitszylinder des Elastomer-Sto dämpfers verursacht. Dem Punkt D in Fig. 1 entspricht ein maximaler Wert der Kraft Fd von 2200 kN und eine maximale Längenverringerung fr. Sie ist der gesamte vorbestimmte Längshub der Vorrichtung. Bei der Verminderung der äu eren Kraft Fd findet eine sprunghafte Abnahme der Gegenkraft der Kolbenstange mit dem grö eren Durchmesser statt. Das geschieht bis zum, mit dem Punkt E in Fig. 1 bezeichneten Wert von 700 kN, ohne eine Anderung der Länge der Vorrichtung zu verursachen. Danach findet ein zu der Verminderung der äu eren Kraft proportionales Ausfahren der Stange mit dem grö eren Durchmesser aus dem Arbeitszylinder statt, und zwar zu ihrer ursprünglichen Lage. Die Lage ist durch Punkt F in Fig. 1 und die ihm entsprechende äu ere Kraft von etwa 420 kN bezeichnet. Bei einer weiteren Verminderung der Kraft findet zuerst eine sprunghafte Entlastung der Kolbenstange mit dem kleineren Durchmesser statt, und zwar bis zum mit dem Punkt G in Fig. 1 bezeichneten Wert von 120 kN. Anschlie end beginnt eine, zu der Verminderung der äu eren Kraft proportionale Versetzung der Stange mit dem kleineren Durchmesser zu ihrer ursprünglichen Lage. Sie entspricht dem Punkt H und der äu eren Kraft von etwa 100 kN. Bei einem anschlie enden Abfall der Kraft bis zum Nullwert und beim Erhalten ihrer ursprünglichen Länge findet eine Abnahme der Gegenkraft der Vorrichtung statt.

Beispiel 2 Bei einer, einer statischen Einwirkung ähnlichen Geschwindigkeit der Belastung und der Entlastung der Vorrichtung von 0.01 nils, entsteht eine äu ere, steigende Kraft Fd. , die auf die Vorrichtung länglich wirkt. Diese Kraft verursacht, nach dem Überwinden einer ursprünglichen Eigenspannung der Vorrichtung Fos von 120 kN, (Fig. 1, Punkt A'), eine zu

der ansto enden Kraft proportionale Längenverringerung der Vorrichtung. Diese Längenverringerung ist auf der Linie A'-B' in Fig. 1 gezeigt, und durch die Einschiebung einer, einen kleineren Durchmesser aufweisenden Kolbenstange im Arbeitszylinder des Elastomer-Sto dämpfers bewirkt. Im Punkt B' in Fig. 1, d.h. bei der Kraft F5 von etwa 250 kN, erreicht die Kolbenstange das Ende ihres Hubwegs. Der weitere Anstieg der Kraft F5 bis zum Wert von 550 kN im Punkt C' in Fig. 1 verursacht keine Längenverringerung der Vorrichtung mehr, sondern lediglich die Überwindung einer zusätzlichen Eigenspannung der Vorrichtung. Nach dem Überwinden der Eigenspannung findet eine weitere, zu der ansto enden Kraft proportionale Längenverringerung der Vorrichtung statt, die auf der Linie C'-D' in Fig. 1 gezeigt ist. Sie ist durch die Einschiebung einer, einen grö eren Durchmesser aufweisenden Kolbenstange in den Arbeitszylinder des Elastomer- Sto dämpfers verursacht. Dem Punkt D' in Fig. 1 entspricht ein maximaler Wert der Kraft F5 von 1400 kN und eine maximale Längenverringerung fr der Vorrichtung. Sie ist der zweite vorbestimmte Längshub der Vorrichtung. Bei einer weiteren Verminderung der äu eren Kraft F5 findet zuerst eine sprunghafte Entlastung der Kolbenstange mit dem grö eren Durchmesser statt, und zwar bis zum mit dem Punkt E' in Fig. 1 bezeichneten Wert von 900 kN. Dabei findet keine Änderung der Lange der Vorrichtung statt. Danach beginnt eine zu der Verminderung der äu eren Kraft proportionale Versetzung der Stange mit dem grö eren Durchmesser zu ihrer ursprünglichen Lage. Die Lage entspricht dem Punkt F' in Fig. 1 und der ihm entsprechenden äu eren Kraft von etwa 450 kN. Bei einer weiteren Verminderung der Kraft findet zuerst eine sprunghafte Entlastung der Kolbenstange mit dem kleineren Durchmesser statt, und zwar bis zum mit dem Punkt G' in Fig. 1 bezeichneten Wert von 140 kN. Anschlie end beginnt eine zu der Verminderung der äu eren Kraft proportionale Versetzung der Stange zu ihrer ursprünglichen Lage statt, die dem Punkt H' entspricht. Bei einem anschlie enden Abfall der Kraft bis zum Nullwert und beim Erhalten ihrer ursprünglichen Länge, findet eine Abnahme der Gegenkraft der Vorrichtung statt.

Das Verfahren nach der Erfindung lä t eine neue Kennlinie einer Vorrichtung zur Entziehung der Sto energie herbeiführen, die den Einsatz der Vorrichtung unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen ermöglicht. Die neuen Kennlinien der Vorrichtung weisen für kleine Werte von äu eren Sto kräften eine gro e Steigung des Hubweges

gegenüber der Sto kraft aus. Für gro e Werte von äu eren Sto kräften ist die Steigung des Hubweges deutlich kleiner.

Ein in Fig.2 gezeigtes Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entziehung der Sto energie weist einen Körper 1 aus, der aus einer Hülse 2 und einem Boden 3 besteht. Im Inneren des Körpers ist ein Elastomer-Sto dämpfer 4 gleitend gegenüber dem Körper angeordnet. Die, einen gro en Durchmesser aufweisende Kolbenstange 6 ragt nach Au en vom Arbeitszylinders 5 des Elastomer-Sto dämpfers heraus. In der Kolbenstange 6 ist eine andere Kolbenstange 7 mit einem kleinen Durchmesser ineinanderverschiebbar angeordnet. Die Kolbenstange mit dem kleinen Durchmesser 7 liegt an den Boden des Körpers an und der Boden 8 vom Elastomer- Sto dämpfer liegt an die Innenseite einer Sto platte 9 an. Die Sto platte ist mit dem Körper mit Hilfe von Verbindungsstücken 10 verbunden.

Wird die erfindungsgemä e Vorrichtung mit einer äu eren, länglich wirkenden und ansteigenden Kraft belastet, wird - nach dem Überwinden der ursprünglichen Eigenspannung der Vorrichtung - ihre Länge, aufgrund der Einschiebung der Kolbenstange 7 in den Arbeitszylinder 5, verringert. Wird das Ende ihres Hubweges erreicht, überwiegt die äu ere Kraft zuerst die zusätzliche Eigenspannung der Vorrichtung und dann findet eine weitere Längenverringerung der Vorrichtung statt. Die Längenverringerung ist durch die Einschiebung der Kolbenstange 6 mit dem grö eren Durchmesser in den Arbeitszylinder 5 verursacht, und sie dauert bis die Kolbenstange 6 das Ende ihres Hubweges erreicht hat. Bei der Verminderung der äu eren Kraft vom maximalen Wert findet zuerst eine sprunghafte Entlastung der Kolbenstange 6 mit dem grö eren Durchmesser statt, die keine Versetzung der Stange, d.h. keine Änderung der Länge der Vorrichtung verursacht. Danach beginnt ein zu der weiteren Verminderung der äu eren Kraft proportionales Ausfahren der Stange 6 zu ihrer ursprünglichen Länge. Bei einer weiteren Verminderung der Kraft findet wieder eine sprunghafte Entlastung der Kolbenstange 7 mit dem kleineren Durchmesser statt, die keine Versetzung der Stange verursacht und dann beginnt ein Ausfahren der Stange 7 aus dem Arbeitszylinder 5 zu ihrer ursprünglichen Länge. Bei einem anschlie enden Abfall der Kraft bis zum Nullwert und beim Erhalten ihrer ursprünglichen Länge, findet eine Abnahme der Gegenkraft der Vorrichtung statt.