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Reibvorrichtung mit Reibelementen, die mit konischen Berührungsflächen
aneinanderliegen, insbesondere für Fahrzeugpuffer In der Technik werden zur Erreichung
völliger Arbeitsdiagramme, bei denen also nach dem Kraftanstieg über den weiteren
Weg eine konstante Kraft beibehalten wird, vorwiegend hydraulische Einrichtungen
verwendet. Diese sind infolge der erforderlichen Paßarbeit verhältnismäßig teuer
und empfindlich. In vielen Fällen ist ihr Einsatz wegen Fehlens des hydraulischen
Mittels nicht möglich. Um die gleiche Wirkung auf mechanischem. Wege zu erreichen,
wurden Schleppkeilkonstruktionen in größerem Maße eingeführt. Beim Schleppkeil ist
jedoch das Einschleppen und damit der Kraftanstieg von der Differenz der Reibungskoeffizienten
der zylindrischen und konischen Flächen abhängig. Auch ein dem Schleppkeil vorgeschalteter
Klemmring kann nicht mit Sicherheit eine geforderte Endkraft erreichen, wenn die
erforderliche Differenz der Reibungsbeiwerte nicht gegeben ist.
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Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, auf mechanischem
Wege für die verschiedensten Gebiete der Technik, insbesondere für Fahrzeugpuffer,
eine Einrichtung zu schaffen, mit der ein völliges Arbeitsdiagramm erzielt wird.
Hierbei können sowohl Schleppkeile mit konischen Flächen, aufeinanderwirkende Reibelemente
oder Gummifedern, die an sich bekannt sind, Verwendung finden. Die Reibvorrichtung
nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen einerseits, von einer lösbar und
zweckmäßig weggesteuerten Verriegelungssperre gehaltenem und andererseits. in Schrägflächen
eines geschlitzten Reibrohres mit inneren Schrägflächen eingreifenden Riegel, wobei
die
-'-,'erriegelungssperre, die mit einem Druckrohr vorzugsweise durch Stege verbunden
ist, nach. dem Austreten des Riegels aus der Raste des Reibrohres die Reibelemente
an einem Entspannen hindert. Der Riegel kann entweder aus mehreren Segmenten bestehen,
die ringförmig in Vertiefungen auf dem Umfang des Reibrohres eingreifen, oder aus
einer geschlossenen Hülse mit in drei oder mehreren Bohrungen gelagerten Kugeln,
die in entsprechend gestaltete Sackbohrungen auf den Umfang des Reibrohres fassen.
Durch die Wahl unterschiedlicher Winkel zwischen Riegel und Reibrohr einerseits
und Riegel und Verriegelungssperre andererseits ist der Kraftanstieg beeinflußbar.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird man zwei oder mehrere Riegel hintereinander
schalten, um eine sich über einen größeren Weg erstreckende und stufenförmig ansteigende
Fe-derkennlinie zu verwirklichen. Es liegt im Wesen der Erfindung, bei Reibvorrichtungen,
die unter Last gelöst werden müssen, Riegel und Verriegelungssperre als Knebel auszubilden.
Auf diese Weise kommt man bei derartigen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise
Grubenstempeln, zu einfachen und übersichtlichen Ausführungen, die sich leicht lösen
lassen.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwölf Abbildungen
dargestellt.
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Abb. i bis 3 zeigen Reibvorrichtungen mit Verriegelungen, Abb. 4 und
5 zwei Ausführungsformen der Verriegelung, Abb. 6 die Anwendung der Erfindung auf
einen auf verschiedene Höhen einstellbaren Grubenstempel, Abb.7 bis r2 verschiedene
Riegelausführungen mit den zugehörigen Kraftwegdiagrammen.
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Um die Anwendung des Erfindungsgedankens einmal auf Fahrzeugpuffer,
die selbsttätig in ihre Ausgangsstellung zurückkehren müssen, zum andern auf Grubenstempel,
die unter Last gelöst werden, zu erläutern, wurden die Abb. i und 3 auf Fahrzeugpuffer
und die Abb. 2 und 6 auf Grubenstempel abgestellt. Die Ausführungen sind jeweils
im Querschnitt dargestellt.
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Auf der Bodenplatte i ist das Reibrohr 2 mittels Haltering 3 befestigt.
In der Raste des Reibrohres 2 befindet sich der ein- oder mehrfach geschlitzte Riegel
4, der durch den Schlitzring 5 zusammengehalten wird. Die Verriegelungssperre 6
liegt zunächst kraftlos gegen die der Raste abgekehrte Seite des Riegels 4 und ist
durch die Stege 7, die durch die Schlitze des Reibrohres 2 gehen, mit dem Druckrohr
8 verschweißt oder auf sonstige Weise verbunden. Die Reibelemente werden von den
geschlitzen Ringen 9 und den geschlössenen Ringen io gebildet, wobei sich die geschlitzten
Ringe mit ihrer zylindrischen Fläche gegen das Reibrohr :2 abstützen. Der Stößel
i i liegt auf dem oberen geschlossenen Ring io auf und nimmt in seinem unteren Teil
die Reibelemente in sich auf. Zusammen mit .der Hülse r2 bildet der Stößel i i ein
abgeschlossenes Gehäuse. Der zweiteilige Ring 13 verhindert das Herausgleiten des
Stößels i i. Die Pufferplatte 14 schließt das Gehäuse von oben ab. Die Schraubenfeder
15 stützt sich einerseits gegen die Bodenplatte i und andererseits gegen das mit
dem Druckrohr 8 verbundene Federwid@erlager 16.
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Wird die Pufferplatte 14 durch eine Kraft gegen die Bodenplatte i
bewegt, so drückt der mit der Pufferplatte r4 starr verbundene Stößel i i auf den
geschlossenen Ring io, der über seine konische Fläche die Kraft auf den geschlitzten
Ring 9 überträgt. Über die sich berührenden Stirnflächen des geschlitzten Ringes
9 und des nächstfolgenden Außenringes io wird die Kraft weitergeleitet und schließlich
über den Riegel 4 und das Reibrohr 2 auf die Bodenplatte übertragen. Steigt die
Kraft stetig an, so werden durch die Abwärtsbewegung die geschlitzten Ringe 9 und
das mehrfach geschlitzte Reibrohr 2 gegen das Druckrohr 8 gepreßt, wobei in den
geschlossenen Ringen io Zugspannungen und. in dem Druckrohr 8 ringförmig verlaufende
Druckspannungen entstehen. Da an den zylindrischen Flächen der geschlitzten Ringe
9 einerseits und an der gegen das Reibrohr 2 gepreßten Mantelfläche des Druckrohres
8 andererseits Reibkräfte wirksam werden, überträgt der Riegel nur einen verhältnismäßig
kleinen Anteil der gesamten Kraft auf das Reibrohr 2. Über die Stege 7 wird die
Abwärtsbewegung des Druckrohres 8 auf die Verriegelungssperre 6 übertragen. Riegel
4 und Verriegelungssperre 6 sind größenmäßig so aufeinander abgestimmt, daß beim
Erreichen der geforderten Endkraft die Verriegelungssperre 6 den Riegel 4. freigibt,
so daß der Riegel 4 nunmehr über seine konische Fläche aus der Raste herausgedrückt
wird, womit die starre Verbindung, die zwischen Riegel 4 und Reibrohr 2 bestand,
aufgehoben ist. Bleibt die Kraft noch länger wirksam, so werden die miteinander
verspannten Teile am Reibrohr 2 heruntergeschoben. Wird der Puffer entlastet, so
kann die Schraubenfeder 15 sich vorerst noch nicht entspannen, weil die zwischen
Druckrohr 8 und Reibrohr 2 wirksame Reibung viel größer ist als die Rückstellkraft
der Schraubenfeder 15. Aber der obere geschlossene Außenring io entspannt sich und
gleitet von dem geschlitzten Ring 9 ab, wobei er über den Pufferstößel i i die Pufferplatte
14 vom Druckrohr 8 abhebt. Hat sich das erste Reibelement entspannt, so wiederholt
sich dieser Vorgang beim zweiten und den folgenden Reibelementen. Gleichzeitig nimmt
aber auch die Spannung im Druckrohr 8 ab, so daß der Reibungsschluß zwischen Druckrohr
8 und Reibrohr 2 nachläßt. Infolgedessen kann sich nach dem Entspannen der Reibelemente
auch die Schraubenfeder 15 entspannen, wobei sie über Federwiderlager 16, Druckrohr
8, Stege 7 und Verriegelungssperre 6 den Riegel 4, die Reibelemente 9, 1o und den
Stößel ii nebst Pufferplatte 14 vor sich her schiebt. Erst wenn der Riegel 4 wieder
in die Raste des Reibrohres :2 eingerastet ist, kann die Verriegelungssperre 6 sich
an .den Riegel 4 vorbeischieben, womit dann auch die Reibvorrichtung
wieder
in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt ist. Das zu der vorbeschriebenen Ausführungsform
nach Abb. i gehörige Kraftwegdiagramm ist aus Abb. 7 ersichtlich.
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Das `Torgesagte trifft auch auf Abb. 3 zu, jedoch ist in diesem Falle
ein zweiter Riegel 17 vorgesehen, der sich oben gegen ein Distanzrohr 18 abstützt,
innen in das Reibrohr 2 eingreift und unten von der Verriegelungssperre i9 gehalten
wird. Einrichtungen dieser Art wird man in den Fällen wählen, wo ein erster Arbeitshub
mit einer geringeren Endkraft erwünscht ist, nach dessen Zurücklegung eine weitere
Kraftsteigerung gefordert wird (s. Diagramm Abb. 8), beispielsweise bei im
normalen Zugverband verwendeten Hülsenpuffern. Diese müssen mit Rücksicht auf die
Kurvenfahrt auf einen geringen Weg leicht zusammendrückbar sein, um Zwängungen in
den Verbindungen zu vermeiden.
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Der Puffer nach Abb. 3 arbeitet wie folgt- Nach einer ersten bereits
bei Abb. i beschriebenen Entriegelung gleitet der Riegel 4. am Reibrohr 2 entlang
und stößt gegen das Distanzrohr 18, das sich über den Riegel 17 fest gegen das Reibrohr
2 abstÜtzt. @Im weiteren Verlauf der Verschiebung wird der Riegel 4. so lange festgehalten
und ein weiteres Zusammendrücken der Reibelemente unter entsprechendem Kraftanstieg
herbeigeführt, bis die Sperre i9 den Riegel 17 freigibt. Dies tritt dann ein, wenn
der Bolzen 2i im Schlitz des Zwischenstücks -2o so weit nach unten gewandert ist,
daß er das Zwischenstück 2o mitnimmt, so daß dieses die fest mit ihm verbundene
Verriegelungssperre i9 ebenfalls nach unten bewegt hat.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.2, die in ihrem Aufbau der Abb. i
entspricht, ist in Anwendung beispielsweise auf Grubenstempel, die unter Last gelöst
werden müssen, ein Knebel 22 vorgesehen. Statt der in Abb. i vorhandenen Stege 7
überträgt der Knebel 22 die Abwärtsbewegung des Stößels i i auf die Verriegelungssperre
6. Soll die Reibvorrichtung gelöst werden, so wird durch eine Schwenkbewegung des
Knebels die Sperre 6 abwärts bewegt, wodurch der Riegel q. freigegeben wird und
die Reibelemente sich entspannen können. Das Druckrohr 8 kann entweder wie bei Abb.
i durch eine Schraubenfeder 15 gegen die Pufferplatte 14 gedrückt werden oder durch
einen Bolzen 27 mit der Pufferplatte entsprechend Abb. 6 verbunden sein.
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In den Abb. q. und 5 sind zwei Ausführungsformen für den Riegel 4.
wiedergegeben. Bei Abb. q. umschließt der aus mehreren Segmenten bestehende Riegel
4. das Reibrohr 2 ringförmig, während bei Abb. 5 der Riegel aus einer Hülse 23 besteht,
die in drei- oder mehrfach vorgesehenen Bohrungen Kugeln 24 enthält. Die Raste im
Reibrohr 2 kann in diesem Falle örtlich nach der Anzahl der Kugeln auf den Umfang
verteilt vorgesehen sein.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 sind zwecks Einstellung der Vorrichtung
auf verschiedene Längen mehrere Rasten 25 übereinander im Reibrohr 2 eingefügt.
In weitergehender Abweichung von Abb. 2 wirken die Reibelemente 9 nicht unmittelbar
auf das Reibrohr 2, sondern auf eine geschlitzte Reibhülse 26. Diese besitzt an
ihrem oberen Ende einen Bund, gegen den sich außen der Pufferstößel i i und innen
die geschlitzten Reibelemente 9 abstützen. Durch Verwendung von Metallen geiringer
Korrosionsanfälligkeit und stetiger Reibungsbeiwerte für Reibungshülse 26, Reibrohr
2 und Druckrohr 8, beispielsweise Leichtmetall, hat man sowohl die Diagrammgestaltung
als auch die Gleichmäßigkeit der Arbeitsweise in der Hand. Die Arbeitisweise der
Vorrichtung nach Abb. 6 entspricht derjenigen nach Abb. 2.
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Geschlitzte Reibhülsen der vorbesch.riebenen Art können selbstverständlich
auch in Puffern Verwendung finden. Sie müssen in diesem Falle mit den darauf befindlichen
Reibelementen derart eingebaut werden, daß ihr Bund gegen den Riegel q. anliegt,
während ein Außenring io unmittelbar mit dem Stößel i i in Berührung steht. Die
jeweilige Anordnung der Reibelemente ergibt sich aus der beim' Entspannen der Elemente
auftretenden Richtung. In bezug auf die beim Kraftanstieg vorhandene Richtung ist
die beim Entspannen der Reibelemente auftretende Bewegungsrichtung beim Puffer gegensinnig
und beim Grubenstempel gleichsinnig.
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Zu den Diagrammen ist folgendes zu bemerken: In den Abb. 7 und 8 verlaufen
die korrespondierenden Flächen zwischen Riegel q.. und Verriegelungssperre 6 parallel
zur Bewegungsrichtung, so daß der Riegel erst dann aus seiner Rast zu gleiten vermag,
wenn die Verriegelungssperre 6 so weit in Pfeilrichtung gewandert ist, daß der Riegel
q. nach außen an seiner Rast in dem Reibrohr 2 freigegeben. ist.
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Bei dem Diagramm nach Abb. 9 sind im Gegensatz zu vorbezeich.neter
Ausführung die korrespondierenden Flächen zwischen Riegel q. und Verriegelungssperre
6 nicht parallel sondern geneigt zueinander. Dadurch erfolgt bei einer Verschiebung
der Verriegelungssperre 6 in Abhängigkeit von dieser Neigung auch eine Verschiebung
des Riegels q.. Während bei Abb. 7 die Bewegungen der Verriegelungssperre 6 und
des Riegels q. nacheinander erfolgen gehen diese Bewegungen bei der Ausführung nach
Abb. 9 gleichzeitig vor sich, wodurch der flachere Kraftanstieg im Diagramm erzielt
wird.
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Bei den Diagrammen nach den Abb. io bis 12 handelt es sich um Kombinationen
zwischen den Ausführungsformen nach den Abb. 7 und 9.
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Statt der in den Abbildungen dargestellten rohrförmigen Stempelteile.
Reibrohre u. dgl: können selbstverständlich auch Profile in gekanteter oder ähnlicher
Ausführung zur Verwendung kommen. bei denen die Reibelemente und der Riegel an jeweils
gegenüberliegenden Flächen angreifen.