EP1283143A1

EP1283143A1 - Gas-hydraulic damping device

Info

Publication number: EP1283143A1
Application number: EP02405644A
Authority: EP
Inventors: Otto Ziegler
Original assignee: Schwab Verkehrstechnik AG
Current assignee: Schwab Verkehrstechnik AG
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2003-02-12
Also published as: CA2397020A1; JP2003106363A; RU2002121934A; US6669180B2; US20030030198A1; BR0203113A; PL355251A1

Abstract

The device has a box (1) and a plunger (2), one with a gas chamber (8) under high pressure, the other with an oil chamber (9) with hydraulic fluid. A ventilation device (7) has an overflow channel (21) opening into the top of the oil chamber, to connect the oil chamber directly or indirectly to the gas chamber. The device is located in front of a gas-hydraulic regulator unit (12) between the chambers. A ventilation channel (16) connects the overflow channel to the regulation unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine gashydraulische Dämpfungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gas-hydraulic damping device according to the preamble of claim 1.

Gashydraulische Dämpfungseinrichtungen für Stoss- und/oder Zugeinrichtungen von Schienenfahrzeugen sind in verschiedensten Ausführungen, beispielsweise in Form von Puffern, bekannt. Eine gattungsgemässe Dämpfungseinrichtung kann jedoch beispielsweise auch für Kupplungen verwendet werden, mittels welchen Schienenfahrzeuge federnd verbunden werden.Gas-hydraulic damping devices for shock and / or pulling devices from Rail vehicles are in various designs, for example in the form of Buffering, known. However, a generic damping device can, for example can also be used for clutches, by means of which rail vehicles are springy get connected.

Bei gashydraulischen Dämpfungseinrichtungen ohne physisches Trennmittel zwischen dem Gas und dem Hydraulikmedium besteht grundsätzlich die Gefahr, dass sich im Ölraum mit der Zeit Gas ansammelt, was natürlich unerwünscht ist und zu Fehlfunktionen führen kann. Beispielweise kann sich dies bei Puffern in einem undefinierten bzw. ungenügendem Federverhalten äussern. Insbesondere durch starke Aufstösse besteht bei Puffern die Gefahr, dass Gas vom Gasraum in den Ölraum gelangt.With gas-hydraulic damping devices without physical separating means between the gas and the hydraulic medium there is a fundamental risk that the Oil space accumulates gas over time, which of course is undesirable and causes malfunctions can lead. For example, this can be the case with buffers in an undefined or express inadequate spring behavior. Especially due to strong belches in the case of buffers, there is a risk that gas will enter the oil space from the gas space.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete gashydraulische Dämpfungseinrichtung vorzuschlagen, welche sich während des Betriebs selber entlüftet, indem insbesondere auch das in einem Endbereich des Ölraums ggf. angesammelte Gas selbsttätig in den Gasraum zurückgeführt wird.It is therefore the object of the invention, one according to the preamble of claim 1 to propose trained gas-hydraulic damping device, which during vented from the operation itself, in particular also in an end area Any gas accumulated in the oil space is automatically returned to the gas space.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features stated in the characterizing part of claim 1 solved.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 umschrieben.Preferred embodiments of the invention are in dependent claims 2 to 11 circumscribed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine gashydraulische Dämpfungseinrichtung in Form eines Puffers, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Entlüftungsanordnung.

The invention is explained in more detail below with reference to drawings. In these drawings:

Fig. 1 shows a longitudinal section through a gas-hydraulic damping device in the form of a buffer, and

Fig. 2 is a perspective view of a vent assembly.

Anhand der Fig. 1, welche einen Längsschnitt durch eine gashydraulische Dämpfungseinrichtung in Form eines Puffers mitsamt einer erfindungsgemäss gestalteten Entlüftungsanordnung zeigt, wird der grundsätzliche Aufbau des Puffers näher erläutert. Der Puffer ist im entlasteten, d.h. ausgefederten Zustand dargestellt. Der Puffer weist eine am Schienenfahrzeug (nicht dargestellt) zu befestigende Pufferhülse 1 sowie einen Pufferstössel 2 mit einem äusseren Stösselrohr 4, einem inneren Plungerrohr 5 und einem Pufferteller 3 auf. Sowohl das Stösselrohr 4 wie auch das Plungerrohr 5 stehen in Wirkverbindung mit dem Pufferteller 3. Das Plungerrohr 5 ist fahrzeugseitig von einem Flansch 6 verschlossen. In seinem Innenraum bildet das Plungerrohr 5 einen Gasraum 8 zur Aufnahme eines unter einem Überdruck von ca. 5-20 bar stehenden Gases sowie einer Teilmenge des Hydraulikmediums.1, which shows a longitudinal section through a gas-hydraulic damping device in the form of a buffer together with a ventilation arrangement designed according to the invention shows, the basic structure of the buffer is explained in more detail. The Buffer is in the unloaded, i.e. shown sprung state. The buffer has one on the rail vehicle (not shown) to be attached buffer sleeve 1 and a Buffer tappet 2 with an outer tappet tube 4, an inner plunger tube 5 and a buffer plate 3. Both the tappet tube 4 and the plunger tube 5 are standing in operative connection with the buffer plate 3. The plunger tube 5 is on the vehicle side of one Flange 6 closed. In its interior, the plunger tube 5 forms a gas space 8 for receiving a gas under an overpressure of approx. 5-20 bar and a subset of the hydraulic medium.

Im Innenraum der Pufferhülse 1 ist ein Ölraum 9 ausgebildet. Im hier dargestellten ausgefederten Ruhezustand des Puffers ist der Gasraum 8 zu einem Teil mit Hydrauliköl gefüllt, während der Ölraum 9 vollständig mit Hydrauliköl gefüllt ist. Der Flansch 6 bildet zusammen mit einer Ventilanordnung 13 eine gas-hydraulische Regeleinrichtung 12, welche beim Einfedern des Puffers den Durchfluss des Öls vom Ölraum 9 in den Gasraum 8 in Abhängigkeit der einwirkenden Stoss-Kräfte regelt. Der Ventilkörper 13a der Ventilanordnung 13 ist durch den im Gasraum 8 vorherrschenden Überdruck in Richtung des Ölraums 9 vorgespannt. Auf der rechten, dem Ölraum 9 zugewandten Seite weist der Flansch 6 einen ringförmig umlaufenden Vorsprung 17 auf. Dieser Vorsprung 17 wirkt zusammen mit darin eingelassenen Kanälen, Ausnehmungen, Bohrungen, Ventilen sowie einem Überströmkanal 21 als Entlüftungsanordnung 7. Der ausserhalb des Ölraums 9 in der Wandung der Pufferhülse 1 verlaufende Überströmkanal 21 ist beidseitig mit je einer radial in den Ölraum 9 mündenden Bohrung 22, 23 versehen. Die eine Bohrung 22 mündet dabei auf der der Regeleinrichtung 12 zugewandten Seite radial in den oberen Teil des Ölraums 9, während die andere Bohrung 23 auf der der Regeleinrichtung 12 abgewandten Seite radial in den oberen Teil des Ölraums 9 mündet. Im hier dargestellten Ruhezustand des Puffers ist der Überströmkanal 21 auf der der Regeleinrichtung 12 zugewandten Seite über einen Entlüftungskanal 16 mit der Regeleinrichtung 12 verbunden. Dadurch wird gewährleistet, dass das sich ggf. im hinteren oberen Bereich des Ölraums 9 angesammelte Gas beim Einfedern des Puffers über den Überströmkanal aus dem hinteren Bereich des Ölraum 9 entweichen kann. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Entlüftungsanordnung 7 werden anschliessend noch näher erläutert.An oil space 9 is formed in the interior of the buffer sleeve 1. In the spring-loaded shown here The buffer 8 is in the idle state of the gas chamber 8, in part with hydraulic oil filled, while the oil space 9 is completely filled with hydraulic oil. The flange 6 forms together with a valve arrangement 13, a gas-hydraulic control device 12, which, when the buffer is compressed, the flow of the oil from the oil space 9 into the gas space 8 regulates depending on the impact forces. The valve body 13a of the Valve arrangement 13 is in the direction due to the excess pressure prevailing in gas space 8 of the oil space 9 biased. On the right side facing the oil chamber 9 the flange 6 has an annular circumferential projection 17. This lead 17 interacts with channels, recesses, bores, Valves and an overflow channel 21 as a venting arrangement 7. The outside of the oil chamber 9 in the wall of the buffer sleeve 1 is an overflow channel 21 provided on both sides with a bore 22, 23 opening radially into the oil space 9. The a bore 22 opens radially on the side facing the control device 12 in the upper part of the oil space 9, while the other bore 23 on that of the control device 12 facing away radially opens into the upper part of the oil space 9. In the idle state of the buffer shown here, the overflow channel 21 is on the Control device 12 side facing a ventilation channel 16 with the control device 12 connected. This will ensure that this can be in the rear Gas accumulated at the top of the oil chamber 9 when the buffer was compressed the overflow channel can escape from the rear area of the oil chamber 9. The The structure and the mode of operation of the venting arrangement 7 will subsequently be described explained in more detail.

Der Flansch 6 ist mit einer zentralen, an die Ventilanordnung 13 angrenzenden Ausnehmung zur Bildung einer Kammer 15 versehen. Von dieser Kammer 15 führt der Entlüftungskanal 16 radial schräg nach oben, wo er auf der linken Seite des Vorsprungs 17 in den Ölraum 9 mündet. Zwischen dem Vorsprung 17 des Flansches 6 und der Wandung 10 des Ölraums 9 besteht ein ringförmiger Spalt 18. Über diesen ringförmigen Spalt 18 strömt beim Einfedern des Puffers Öl sowie das sich im Oberteil des Ölraums 9 ggf. angesammelte Gas auf die linke Seite des Vorsprungs 17, von wo es über den Entlüftungskanal 16 in die Kammer 15 und über den durch den Überdruck abgehobenen Ventilkörper 13a in den Gasraum 8 zurückströmen kann. Wie bereits erwähnt, ist der obere Bereich des der Regeleinrichtung 12 abgewandten Teils des Ölraums 9 über den Überströmkanal 21, und den Entlüftungskanal 16, mit der Regeleinrichtung 12 verbunden, so dass das im hinteren Ende des Ölraums 9 angesammelte Gas über die hintere radiale Bohrung 23 in den eigentlichen Überströmkanal 21 und von da über die vordere radiale Bohrung 22 in den Entlüftungskanal 16 einströmen kann, von wo das Gas schliesslich über die geöffnete Ventilanordnung 13 ebenfalls in den Gasraum 8 zurückströmen kann. Mit zunehmendem Einschieben des Pufferstössels 2 wird der Überströmkanal 21 einseitig verschlossen, indem sich das Plungerrohr 5 vor die vordere radiale Bohrung 22 des Überströmkanals 21 schiebt. Ein den Ölraum 9 direkt mit der Kammer 15 verbindender Kanal 20 ist aus dieser Darstellung nur ansatzweise ersichtlich. In diesem Kanal 20 ist eine Ventilklappe 19 angeordnet, die den Kanal 20 im Ruhezustand des Puffers verschliesst. Insgesamt sind vier solcher Kanäle vorgesehen, von denen jeder mit einer Ventilklappe versehen ist, wie nachfolgend anhand der Fig. 2 erläutert wird.The flange 6 has a central recess adjoining the valve arrangement 13 provided to form a chamber 15. From this chamber 15 leads Vent channel 16 radially obliquely upwards, where it is on the left side of the projection 17 opens into the oil space 9. Between the projection 17 of the flange 6 and the Wall 10 of the oil chamber 9 is an annular gap 18. About this annular Gap 18 flows when the buffer compresses oil as well as in the upper part of the oil space 9 possibly accumulated gas on the left side of the projection 17, from where it over the Vent channel 16 into the chamber 15 and over the lifted off by the excess pressure Valve body 13a can flow back into the gas space 8. As already mentioned, is the upper region of the part of the oil chamber 9 facing away from the control device 12 the overflow channel 21 and the ventilation channel 16 connected to the control device 12, so that the gas accumulated in the rear end of the oil space 9 via the rear radial bore 23 in the actual overflow channel 21 and from there on front radial bore 22 can flow into the ventilation channel 16, from where that Finally, gas also opens into the gas space 8 via the opened valve arrangement 13 can flow back. With increasing insertion of the buffer plunger 2 Overflow channel 21 closed on one side by the plunger tube 5 in front of the front radial bore 22 of the overflow channel 21 pushes. An the oil space 9 directly with The duct 15 connecting the chamber 15 is only partially visible from this illustration. In this channel 20, a valve flap 19 is arranged, the channel 20 in the The idle state of the buffer closes. A total of four such channels are provided each of which is provided with a valve flap, as follows with reference to FIG. 2 is explained.

In der Fig. 2 ist die Entlüftungsanordnung 7 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Aus dieser Darstellung sind die vier in den Flanschteil 6 eingelassene Kanäle 20a, 20b, 20c, 20d ersichtlich, in welchen je eine V-förmig ausgebildeten Ventilklappe 19a, 19b, 19c, 19d angeordnet ist. Jede dieser V-förmig ausgebildeten Ventilklappen 19a, 19b, 19c, 19d weist zwei Schenkel auf, wobei nachfolgend stellvertretend für alle Ventilklappen 19a, 19b, 19c, 19d nur auf die beiden Schenkel 24, 25 der einen Ventilklappe 19a Bezug genommen wird. Die beiden Schenkel 24, 25 der jeweiligen Ventilklappe 19a liegen im hier dargestellten Ruhezustand federnd an den Seitenwänden des jeweiligen Kanals 20a an und verschliessen diesen. Durch den beim schnellen Einfedern des Stössels 2 im Ölraum 9 entstehenden Überdruck können die beiden Schenkel 24, 25 entgegen der Federkraft zusammengedrückt -ausgelenkt- werden, so dass im jeweiligen Kanal 20a ein Durchlass entsteht, über den das aus dem Ölraum verdrängte Öl in die zentrale Kammer 15 gelangen kann. Der im wesentlichen radial durch den Flanschteil 6 verlaufende Entlüftungskanal 16 ist aus dieser Darstellung ebenfalls ersichtlich. Der Innendurchmesser des Ölraums 9 verengt sich nach rechts zum Fahrzeug hin, so dass sich der Ringspalt 18 zwischen dem Vorsprung 17 und der Wandung des Ölraums 9 mit zunehmendem Einschieben des Pufferstössels 2 verkleinert.2, the ventilation arrangement 7 is shown in a perspective view. From this illustration, the four channels 20a embedded in the flange part 6 are 20b, 20c, 20d, in each of which a V-shaped valve flap 19a, 19b, 19c, 19d is arranged. Each of these V-shaped valve flaps 19a, 19b, 19c, 19d has two legs, with the following representing all valve flaps 19a, 19b, 19c, 19d only on the two legs 24, 25 of one valve flap 19a is referred to. The two legs 24, 25 of the respective valve flap 19a resiliently lie on the side walls of the respective one in the rest state shown here Channel 20a and close it. Because of the quick compression of the The two legs 24, 25 can produce plunger 2 in the oil chamber 9 are pressed against the spring force - deflected - so that in the respective Channel 20a creates a passage through which the oil displaced from the oil space in the central chamber 15 can enter. The essentially radial through the Flange part 6 extending ventilation duct 16 can also be seen from this illustration. The inside diameter of the oil space 9 narrows to the right towards the vehicle out, so that the annular gap 18 between the projection 17 and the wall of the Oil chamber 9 reduced with increasing insertion of the buffer plunger 2.

Die Funktionsweise der Entlüftungsanordnung 7 stellt sich wie folgt dar: Beim Einfedern des Puffers verschiebt sich das äussere Stösselrohr 4 zusammen mit dem inneren Plungerrohr 5 und dem Flansch 6 nach rechts. Dabei strömt Öl sowie das sich im Oberteil des Ölraums 9 ggf. angesammelte Gas vom Ölraum 9 über den ringförmigen Spalt 18 auf die linke Seite des Vorsprungs 17 des Flansches 6. Durch den im Ölraum 9 vorherrschenden Überdruck wird das Gas über den in den oberen Teil des Ölraums 9 mündenden Überströmkanal 21 in die Kammer 15 verdrängt, von wo es über die Ventilanordnung 13 in den Gasraum 8 gelangt. Da die vier in den Flansch 6 eingelassenen Kanäle 20a, 20b, 20c, 20d im Ruhezustand von je einer Ventilklappe 19a, 19b, 19c, 19d verschlossen sind, entsteht beim Verschieben des Stössels 2 bzw. des Plungerrohrs 5 mitsamt dem Flansch 6 ein Staudruck, welcher bewirkt, dass bereits bei tiefen Einfedergeschwindigkeiten das ggf. aus dem Ölraum 9 zu verdrängende Gas zwingend über den Entlüftungskanal 16 entweicht.The operation of the venting arrangement 7 is as follows: When deflecting of the buffer, the outer tappet tube 4 moves together with the inner one Plunger tube 5 and the flange 6 to the right. Thereby oil flows and that in the Upper part of the oil space 9 possibly accumulated gas from the oil space 9 via the ring-shaped Gap 18 on the left side of the projection 17 of the flange 6. By the in the oil space 9th The prevailing overpressure is the gas in the upper part of the oil space 9 mouth overflow channel 21 displaced into the chamber 15 from where it is via the valve assembly 13 enters the gas space 8. Because the four embedded in the flange 6 Channels 20a, 20b, 20c, 20d in the idle state of one valve flap 19a, 19b, 19c, 19d are closed, arises when the plunger 2 or the plunger tube 5 is moved together with the flange 6, a dynamic pressure, which causes even at low compression speeds the gas to be displaced from the oil space 9 is mandatory the vent channel 16 escapes.

Wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Gas und Oel und den hohen Beschleunigungen während eines Auflaufstosses sammelt sich das Gas während des Auflaufstosses oben im hinteren Teil des Ölraums 9. Die hohe Eindrückgeschwindigkeit des Stössels 2 bewirkt auch ein grosses Druckgefälle zwischen Ölraum 9 und der linken Seite des Vorsprungs 17. Dieses Druckgefälle setzt im Überströmkanal 21 eine Strömung in Gang, die das Gas in kürzester Zeit vom hinteren, dem Flansch 6 abgewandten Teil des Ölraums 9 in den Gasraum 8 befördert.Because of the different specific weight of gas and oil and the high Accelerations during an impact surge collect the gas during the Impact impact in the upper part of the oil compartment 9. The high indentation speed the plunger 2 also causes a large pressure drop between the oil chamber 9 and the left one Side of the projection 17. This pressure drop sets a flow in the overflow channel 21 in motion, which the gas in the shortest possible time facing away from the flange 6 Part of the oil space 9 transported into the gas space 8.

Bei hohen Einfedergeschwindigkeiten wird ein entsprechend grosser Überdruck im Ölraum 9 erzeugt. Dieser bewirkt, dass die beiden Schenkel 24, 25 der jeweiligen Ventilklappe 19a zusammengedrückt werden, so dass das Öl ohne nennenswerten Widerstand am jeweiligen Ventil 19a, 19b, 19c, 19d vorbei durch den entsprechenden Kanal 20a, 20b, 20c, 20d strömen kann. Bei hohen Einfedergeschwindigkeiten kann das Öl demnach über alle fünf Kanäle 16, 20a, 20b, 20c, 20d vom Ölraum 9 in die Kammer 15 strömen, während bei tiefen Einfedergeschwindigkeiten das sich im Ölraum 9 angesammelte Gas zwingend über den Entlüftungskanal 16 in die Kammer 15 strömt.At high compression speeds, there is a correspondingly large overpressure in the oil space 9 generated. This causes the two legs 24, 25 of the respective valve flap 19a are compressed so that the oil has no significant resistance past the respective valve 19a, 19b, 19c, 19d through the corresponding channel 20a, 20b, 20c, 20d can flow. At high compression speeds the oil can accordingly via all five channels 16, 20a, 20b, 20c, 20d from the oil space 9 into the chamber 15 flow while at low compression speeds that accumulated in the oil space 9 Gas necessarily flows into the chamber 15 via the ventilation channel 16.

Die gezeigte Entlüftungsanordnung 7 ist einfach aufgebaut und kostengünstig zu realisieren. Die V-förmig ausgebildeten Ventilklappen 19a, 19b, 19c, 19d haben den Vorteil, dass sie bei hohen Einfedergeschwindigkeiten dem durchströmenden Öl nur einen sehr geringen Widerstand entgegensetzen.The venting arrangement 7 shown is simple and inexpensive to implement. The V-shaped valve flaps 19a, 19b, 19c, 19d have the advantage that at high compression speeds they only give the oil flowing through a very great deal oppose little resistance.

Claims

Gas-hydraulic damping device, in particular for pushing and / or pulling devices of rail vehicles, with a sleeve (1) and a plunger (2) which can be displaced relative thereto, the first in the plunger (2) or in the sleeve (1) using a gas The gas chamber (8), which is set to overpressure, is arranged and in the sleeve (1) or in the plunger (2) there is an oil chamber (9), which decreases with increasing deflection of the plunger (2) and is filled with hydraulic medium, and wherein between the two rooms (8, 9) a gas-hydraulic control device (12) is arranged, characterized in that a ventilation arrangement (7) is provided which has an overflow channel (21) which opens into the oil space (9) on the top and by means of which the oil space (9 ) can be connected directly or indirectly to the gas space (8).

Gas-hydraulic damping device according to claim 1, characterized in that the ventilation arrangement (7) is connected upstream of the gas-hydraulic control device (12).

Gas-hydraulic damping device according to claim 2, characterized in that the overflow channel (21) extends outside the oil space (9) and radially both on the side facing away from the control device (12) and on the side facing the control device (12) in the upper part of the Oil chamber (9) opens, and that at least one ventilation channel (16) is provided, by means of which the overflow channel (21) can be connected to the control device (12) on the side facing the control device (12).

Gas-hydraulic damping device according to claim 3, characterized in that the ventilation arrangement (7) has a flange (6) which is operatively connected to the tappet (2) and displaceable in the oil chamber (9) and in which flange the ventilation duct (16) is arranged.

Gas-hydraulic damping device according to Claim 4, characterized in that at least one oil channel (20) connecting the oil space (9) to the control device (12) is additionally arranged in the flange (6), each oil channel (20) having a spring-loaded valve (19) is provided, the latter of which can be displaced or deflected against the spring force by the oil escaping from the oil chamber (9).

Gas-hydraulic damping device according to claim 5, characterized in that the ventilation channel (16) and the oil channel (20) open into a common chamber (15) upstream of a valve arrangement (13).

Gas-hydraulic damping device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the flange (6) has an annular circumferential projection (17), the outer diameter of which is smaller than the inner diameter of the oil space (9), so that between the projection (17) and there is an annular gap (18) in the oil chamber (9), the ventilation channel (16) and the oil channel (20) or the oil channels on the side of the projection (17) facing away from the oil chamber (9) radially out of the flange (6) to lead.

Gas-hydraulic damping device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the overflow channel (21) runs inside the sleeve (1) and the buffer tappet (2) is provided with an inner plunger tube (5) on which the in the oil space (9) displaceable flange (6) is arranged at the ends.

Gas-hydraulic damping device according to one of claims 5 to 8, characterized in that V-shaped valve flaps (19a) are provided, the two legs (24, 25) of which resiliently rest against the side walls of the respective oil channel (20) and close it, The two legs (24, 25) can be deflected against the spring force by the pressure rise occurring when the plunger (2) is deflected in the oil chamber (9) in such a way that a passage is created.

Gas-hydraulic damping device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the inner diameter of the oil space (9) narrows towards the right towards the vehicle, so that the annular gap (18) between the projection (17) and the wall of the oil space (9 ) reduced with increasing insertion of the buffer plunger (2).

Gas-hydraulic damping device according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow channel (21) is closed at least on one side with increasing insertion of the buffer tappet (2).