DE19523467A1 - Hydraulikkapsel, insbesondere für Eisenbahnpuffer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikkapsel, insbesondere für Eisenbahnpuffer, bestehend aus der Kombination eines hydraulischen Dämpfers und einer Gasfeder, wobei zwischen dem hydraulischen Dämpfer und der Gasfeder ein Multiplika­ torventil angeordnet ist, das bei quasistatischen Beanspru­ chungen der Hydraulikkapsel die Widerstandskraft der Gasfe­ der erhöht.

Bei europäischen Bahnen sind Puffer mit Hydraulikkapseln der vorgenannten Art in größeren Stückzahlen im Einsatz. Ferner sind solche Kapseln durch entsprechende Kataloge der Firma OLEO Pneumatics ("Typ 5 SC Hochleistungs-Hydraulik-Kapsel") und Ringfeder GmbH (Katalog R 62 "Puffer für besseren Ladungsschutz") bekannt. Im Zugbetrieb, beispielsweise beim Durchfahren von Gleisbögen, wird die Hydraulikkapsel relativ langsam zusammengedrückt, also quasistatisch beansprucht. Bei dieser Beanspruchungsart ist das Kraft-Weg-Diagramm der Hydraulikkapsel im wesentlichen durch die Eigenschaften der Gasfeder bestimmt, wobei deren Widerstandskraft im Hinblick auf mehr Federarbeit und Dämpfung durch das Multiplikator­ ventil um einen konstruktiv vorgegebenen Faktor gesteigert wird. Bei Stoßvorgängen mit höheren Geschwindigkeiten verhält sich die Hydraulikkapsel aufgrund des dann zusätz­ lich wirksamen hydraulischen Dämpfers dynamisch. Das zugehö­ rige Federdiagramm entsteht durch Addition der Kräfte der Gasfeder mit den Kräften des hydraulischen Dämpfers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulik­ kapsel der gattungsgemäßen Art auf einfache Weise so aus zu­ bilden, daß einerseits die bei quasistatischen Beanspru­ chungen gewünschte hohe Federsteifigkeit erhalten bleibt, andererseits bei dynamischen Beanspruchungen die Puffer­ kräfte über den gesamten Hub der Kapsel möglichst klein gehalten werden, um die Beschleunigungen besonders niedrig zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein parallel zum Multiplikatorventil geschaltetes Überdruckventil, das bei quasistatischen Beanspruchungen geschlossen bleibt und bei dynamischen Beanspruchungen derart öffnet, daß die Funktion des Multiplikatorventils aufgehoben ist.

Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen näher beschrieben, die in der Zeichnung prinzipartig dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Hydraulikkapsel im Längsschnitt,

Fig. 2 die Einzelheit A der Kapsel nach Fig. 1 im vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 eine alternative Gestaltung der Hydraulikkapsel, in einer der Einzelheit A ähnlichen Darstellung,

Fig. 4 das Federdiagramm einer Hydraulikkapsel nach der Erfindung.

Die Hydraulikkapsel besteht im wesentlichen aus der Kombi­ nation eines hydraulischen Dämpfers 1 und einer Gasfeder 2, die sich innerhalb eines Zylinders 5 bzw. innerhalb eines Plungers 6 befinden. Der Plunger 6 ist im Zylinder 5 geführt und gegenüber diesem abgedichtet. An den äußeren Enden des Zylinders 5 angeordnete Distanzringe 5a bzw. 5b können im Hinblick auf den Einbau der Hydraulikkapsel in unter schied­ liche Puffergehäuse entsprechend modifiziert werden.

Der Zylinder 5 enthält in seinem mit Öl gefüllten Raum 5c einen zentrisch angeordneten Drosseldorn 7, der bei Hub­ bewegungen der Kapsel in eine Drosselbohrung 6a in einem zylinderseitigen Kopf 6b des Plungers 6 eintaucht. Die Gasfeder 2 ist durch einen Trennkolben 8 komprimierbar, der innerhalb des Plungers 6 frei beweglich gelagert ist.

Bei einem langsamen Zusammendrücken wird die Hydraulikkapsel quasistatisch beansprucht. Das Öl strömt allmählich durch die Drosselbohrung 6a und ein Multiplikatorventil 3 in ein Reservoir 9 und verschiebt den Trennkolben 8, so daß die Gasfeder 2 komprimiert wird. Bei quasistatischen Beanspru­ chungen bestimmen hauptsächlich die Eigenschaften der Gasfeder die Charakteristik des Kraft-Weg-Diagrammes. Das vorerwähnte Multiplikatorventil 3, das exzentrisch im Kopf 6b des Plungers 6 untergebracht ist, erhöht die Wider­ standskraft der Gasfeder 2 dadurch, daß die gasseitigen Ventilschließflächen um beispielsweise den Faktor 5 größer sind als die ölseitigen Ventilöffnungsflächen. Auf diese Weise werden bei quasistatischen Beanspruchungen mehr Federarbeit und mehr Dämpfung erreicht. Die zugehörige Kennlinie ist in Fig. 4 mit SK 1 bezeichnet. Im übrigen bewirkt das Druckpotential der Gasfeder 2 den Rückhub der Hydraulikkapsel, bei dem das Öl im Reservoir 9 durch ein Kugelrückschlagventil 11 in den Raum 5c zurückströmt.

Bei dynamischen Beanspruchungen (Pufferstoß) wird der Plunger 6 rasch in den Zylinder 1 gepreßt, wobei das Öl unter hohem Druck durch die Drosselbohrung 6a strömt. In diesem Fall öffnet sich ein parallel zum Multiplikatorventil 3 geschaltetes Überdruckventil 4, das bei quasistatischen Beanspruchungen geschlossen bleibt. Bei geöffnetem Über­ druckventil 4 ist die Funktion des Multiplikatorventils 3 aufgehoben; das Öl gelangt durch einen innerhalb des Kopfes 6b des Plungers verlaufenden Kanal 10 in das Reservoir 9.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können das Multiplikatorventil 3 und das Überdruckventil 4 separat im zylinderseitigen Kopf 6b des Plungers 6 angeordnet werden. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt alternative Gestaltungen des Multiplika­ torventils 3 und des Überdruckventils 4. Bei diesen Gestal­ tungen ist der jeweilige Sitz der vorgenannten Ventile dem Reservoir 9 zugewandt, so saß das Öl - unter Wegfall des Kanals 10 - direkt in das Reservoir 9 strömen kann. Insbe­ sondere bei einer Auslegung der Hydraulikkapsel für hohe Drücke sind dadurch vorteilhaft kompakte Abmessungen für den Kopf 6b des Plungers 6 erreichbar.

Da bei dynamischen Beanspruchungen der nicht multiplizierte Druck der Gasfeder 2 wirksam ist, ergibt sich im Federdia­ gramm nach Fig. 4 die gegenüber der Kennlinie SK 1 flachere statische Kennlinie SK 2 der Hydraulikkapsel. Die hinzutre­ tende dynamische Kennlinie DK des hydraulischen Dämpfers 1 trifft erst nach einem längeren Hubweg der Kapsel auf die statische Kennlinie SK 2, so daß vorteilhaft die Puffer­ kräfte und die Beschleunigungen besonders niedrig sind. Ohne das Überdruckventil 4 würde die in Fig. 4 strichpunktiert gezeigte dynamische Kennlinie (DK) bereits nach wesentlich kürzerem Hubweg und bei dann relativ hohem Kraftniveau und entsprechend größeren Beschleunigungen auf die statische Kennlinie SK 1 auflaufen.

Bezugszeichenliste

1 hydraulischer Dämpfer
2 Gasfeder
3 Multiplikatorventil
4 Überdruckventil
5 Zylinder
5a Distanzring
5b Distanzring
5c mit Öl gefüllter Raum
6 Plunger
6a Drosselbohrung
6b zylinderseitiger Kopf
7 Drosseldorn
8 Trennkolben
9 Reservoir
10 Kanal
11 Kugelrückschlagventil
SK 1 statische Kennlinie mit Multiplikation
SK 2 statische Kennlinie ohne Multiplikation
DK dynamische Kennlinie mit Überdruckventil
(DK) dynamische Kennlinie ohne Überdruckventil

Claims (1)

1. Hydraulikkapsel, insbesondere für Eisenbahnpuffer, bestehend aus der Kombination eines hydraulischen Dämpfers (1) und einer Gasfeder (2), wobei zwischen dem hydraulischen Dämpfer (1) und der Gasfeder (2) ein Multiplikatorventil (3) ange­ ordnet ist, das bei quasistatischen Beanspruchungen der Hydraulikkapsel die Widerstandskraft der Gasfeder (2) erhöht, gekennzeichnet durch ein parallel zum Multiplika­ torventil (3) geschaltetes Überdruckventil (4), das bei quasistatischen Beanspruchungen geschlossen bleibt und bei dynamischen Beanspruchungen derart öffnet, daß die Funktion des Multiplikatorventils (3) aufgehoben ist.