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Gummifederung für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Gummifederung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge.
Gummifedern, beispielsweise bestehend aus einer Anzahl von übereinanderliegenden Federelementen in Form von zylindrischen Scheiben oder von Hohlzylindern, die meistens an beiden Stirnseiten mit metallischen Stirnplatten versehen sind, sind für Fahrzeugabfederungen sehr beliebt, weil Gummi als Werkstoff der Federn eine so hohe Eigendämpfung aufweist, dass bei geeigneter Bemessung in vielen Fällen keine zusätzlichen Stossdämpfer mehr erforderlich sind. Der Wegfall der Stossdämpfer bringt eine sehr erwünschte Raumeinsparung mit sich. Auch wird durch den Wegfall der Reibungs- oder hydraulischen Dämpfer, die einem verhältnismässig starken Verschleiss unterliegen und in jeder Beziehung empfindlich sind, die Betriebssicherheit des gesamten Fahrzeuges beträchtlich erhöht.
Ausserdem arbeiten Gummifedern praktisch wartung-un verschleisslos.
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hohen Belastung, den Nachteil, dass sie bezüglich der Wahl der Federkonstante, mit andern Worten also der Federweichheit, starken Beschränkungen unterliegen. Man kann die Federn nicht so weich machen, wie es bei vielen, beispielsweise der Personenbeförderung dienenden Fahrzeugen, erwünscht wäre. Die Federkonstante hängt bei einer gegebenen Belastung und einer damit festliegenden Querschnittsfläche der Federelemente im wesentlichen von der Härte und besonders von dem Formfaktor, also hauptsächlich von dem Verhältnis der Höhe der Gesamtfeder zu ihrem Durchmesser ab.
Zur Vermeidung eines seitlichen Ausknickens musste man bei den bisher bekannten Gummifedern Gummi von mehr als 50 Shore Härte und mit verhältnismässig kleinem Verhältnis der Höhe zum Durchmesser, etwa 1 : 1 bis maximal l : l, 5 verwenden, wodurch sich eine maximale Zusammendrückung der Feder bei Höchstlast von wesentlich weniger als 200lu der Höhe im unbelasteten Zustand und damit eine für viele Zwecke zu harte Federung ergab. Der Werkstoff der Federn war dementsprechend schlecht ausgenutzt und die Federn waren verhältnismässig gross.
Anderseits ist es auch bekannt, die einzelnen Gummifederelemente in Höhe ihrer Stirnflächen auf einem Spannbolzen zu führen, der durch die Hohlräume sämtlicher Federelemente hindurchgeführt und an den beiden Auflageflächen der Feder zentriert ist. Zwischen den Führungsstellen und dem Spannbolzen ist ein radialer Abstand vorgesehen.
Bei einerbekannten Konstruktion dieser Art sind die aneinander anliegenden metallischen Stirnplatten benachbarter Gummi-Federelemente entweder durch Nieten oder durch Punktverschweissungen fest miteinander verbunden. Dies hat den grossen Nachteil, dass bei Beschädigung oder Zerstörung nur eines Federelements ein leichter Austausch dieses Einzelelements nicht möglich ist. Auch erfordert die Vernietung oder Verschweissung einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Herstellung der Feder, wodurch die Fertigung verteuert wird. Ein Austausch der Stirnplatten, die mit ihren inneren Flanschen auf der mittleren Füh- rungsstange gleiten und an dieser Stelle einem beträchtlichen Verschleiss unterworfen sind, ist überhaupt nicht möglich, weil diese Stirnplatten mit den Gummiteilen fest und unlösbar verbunden sind.
Bei einer weiteren bekannten Konstruktion sind die einzelnen Federelemente ohne irgendeine gegenseitige Zentrierung oder Verbindung auf den Führungsbolzen aufgeschoben. Dies hat den Nachteil, dass die
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einzelnen Federelemente zwecks Erzielung der unbedingt erforderlichen gegenseitigen Zentrierung mit engem Sitz auf dem Führungsbolzen geführt werden müssen. Auch muss bei der bekannten Feder bei übermässigem Verschleiss der Führungsflächen an den Stirnplatten der einzelnen Federelemente das ganze Element einschliesslich seines Gummiteiles ausgewechselt werden.
Bei einer dritten bekannten Konstruktion erfolgt die Führung der einzelnen Gummifederelemente durch je eine einzige, zwischen zwei benachbarte Elemente eingeschaltete Metallscheibe. Die Gummielemente müssen mit diesen Zwischenscheiben entweder fest verbunden sein, beispielsweise durch Vulkanisieren, um zu verhindern, dass zwischen den Elementen und den Scheiben Relativbewegungen und damit ein Gummiabrieb auftreten, was den Nachteil hat, dass eine einstückige, nicht mehr bequem zerlegbare Feder entsteht ; oder es müssen die Federelemente durch innere Metalleinlagen so verstärkt werden, dass sie an ihren Auflagestellen nicht nach aussen ausweichen können. Bei einer Ausführungsform ist der letztgenannte Weg beschritten, wobei die Einlagen die Form eines schraubenartig gewickelten Metallstreifens haben.
Derartige Einlagen verteuern nicht nur die Herstellung der Federelemente beträchtlich, sondern bringen auch eine unerwünschte Erhöhung der Federkonstante mit sich.
Bei allenbekannten Konstruktionen mit auf einem Spannbolzen geführten Federelementen ist die Verwendung normaler, serienmässig hergestellter und somit erprobter und preiswerter Gummi-Metallelemente unmöglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gummifederung für Fahrzeuge mit auf einem Spannbolzen geführten Federelementen zu schaffen, die keinerlei Beschränkungen bezüglich der Federkonstante unterliegt, so dass unabhängig von der Grösse der Belastung Federn mit beliebig weicher Charakteristik geschaffen werden können. Ausserdem soll die erfindungsgemässe Gummifederung aus normalen Serien-Fe- derelementen in einfachster Weise zusammengesetzt werden können.
Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung die eine Stirnplatte jedes Federelementes eben ausgebildet und die andere an ihrem Aussenrand vom Federelement weg umgebördelt, wobei zwischen den einander benachbarten Stirnplatten jeweils zweier übereinander liegender Federelemente, deren eine mit ihrem Umbördelungsrand die andere umschliesst, eine ebene, am Spannbolzen geführte Scheibe vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise kann an dem über den Innenumfang des Federelementes hinausragenden Innenrand der Führungsscheibe ein auf dem Spannbolzen gleitenderGleitring aus reibungsarme, vorzugsweise selbstschmierendem Werkstoff (z. B. Bekamol) befestigt werden.
Die erfindungsgemasse Konstruktion verhindert mit Sicherheit ein Ausknicken der Gummifeder. Sie gestattet es, in weiterer Ausbildung- der Erfindung die Anordnung so zu treffen, dass das Verhältnis der Gesamthöhe der Feder zum Durchmesser jedes Federelementes im unbelasteten Zustand mindestens 2 : 1 und die maximale Zusammendrückung mindestens 20 % der Höhe im unbelasteten Zustand beträgt. Auch kann vorzugsweise Gummi verwendet werden, dessen Härte weniger als 50 Shore beträgt, so dass man zu einer beliebig weichen Feder gelangen kann.
Bei der erfindungsgemässen Konstruktion müssen die Federelemente bzw. muss die Gesamtfeder nicht mehr mit Rücksicht auf die auftretende Knickbeanspruchung, sondern nur noch auf die zulässige Druckbeanspruchung dimensioniert werden. Abgesehen davon, dass man in der Wahl der Federweichheit völlig frei ist, fallen hiedurch die Federn kleiner aus und sind leichter unterzubringen. Somit können Gummifedern auch in solchen Fällen Verwendung finden, in denen dies bisher wegen der Grösse des erforderlichen Unterbringungsraumes nicht möglich war.
Die Erfindung vereinfacht und verbilligt die Herstellung der Gummifeder beträchtlich und gestattet in sehr einfacher Weise einen Austausch einzelner Federelemente sowie einen Austausch der die Gleitringe, die einem gewissen Verschleiss unterworfen sind, tragenden Scheiben. Die Tatsache, dass die einzelnen Federelemente in axialer Richtung nicht miteinander verbunden sind, erleichtert den Ein- und Ausbau der Federung, weil die einzelnen Federelemente einzeln oder in Gruppen eingebaut werden können, wogegen bekannte Gummifedern zum Teil nur als Ganzes ein-und ausgebaut werden können.
Ferner ermöglicht die erfindungsgemässe Gestaltung den Zusammenbau verschieden langer Federn durch einfaches Aufeinanderlegen einer bestimmten Anzahl von Federelementen, wogegen bekannte Federn infolge der hier erforderlichen festen Verbindung der einzelnen Federelemente mit bestimmter Länge vorgefertigt werden müssen, so dass eine wesentlich grössere Lagerhaltung erforderlich ist. Die Gleitringe können bei der erfindungsgemässen Konstruktion, wie an sich bekannt, auf dem Spannbolzen mit einem gewisse ! 1 Spiel gelagert werden, wodurch der an der Führung auftretende Verschleiss beträchtlich verringert wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht ein mit Gummifedern gemäss der Erfindung ausgestattetes Drehgestell für Schienenfahrzeuge. Fig. 2 zeigt im Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 1 die konstruktiven Einzelheiten der erfindungsgemässen Federung.
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träger 2 ab. Der Wiegenträger 2 ruht über je zwei Gummifedern 3 auf jeder Fahrzeugseite auf zwei Wiegenfedertrögen 4, die über Schaken 5 und Pendel 6 an den Längsträgern 7 des Drehgestellrahmens aufgehängt sind. Die Längsträger 7 stützen sich ihrerseits über Gummifedern 8 auf den Achslagergehäusen 9 der Radsätze 10 ab. Die Führung des Wiegenträgers 2 in Längs- und Querrichtung gegenüber dem Drehgestellrahmen erfolgt durch je einen elastisch angelenkten Lenker 11 auf jeder Fahrzeugseite.
Die Führung der Radsätze 10 gegenüber dem Drehgestellrahmen erfolgt durch Lenker 12 und 13 in Form von flachliegenden Federblättern.
Gemäss Fig. 2 bestehen die Wiegenfedern 3 des in Fig. 1 dargestellten Drehgestells aus einer Reihe von übereinander liegenden, hohlzylindrischen Gummifederelementen 14, die an beiden Stirnseiten mit metallischen Stirnplatten 15 bzw. 16 versehen sind. Die eine Stirnplatte 15 jedes Federelementes ist eben ausgebildet, wogegen die andere Stirnplatte 16 an ihrem Aussenrand vom Federelement weg umgebördelt ist. Der Bördelrand ist mit 17 bezeichnet ; er umschliesst aussen die Stirnplatte 15 des benachbarten Federelementes 14. Zwischen den aneinanderliegenden Stirnplatten 15 und 16 jeweils zweier benachbarter Federelemehte ist eine ebene Scheibe 18 vorgesehen, an deren über den Innenumfang 19 des Federelement- tes 14 herausstehenden Innenrand 2Q ein Gleitring 21 befestigt ist.
Diese Gleitringe 21, die aus einem reibungsarmen, vorzugsweise selbstschmierenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff wie Bekamol hergestellt sind, gleiten auf einem Spannbolzen 22, der in dem Wiegenträger 2 und in dem Wiegenfedertrog 4 durch Dicht- undLagerringe 23 bzw. 24 axial verschiebbar geführt, in radialer Richtung jedoch zentriert ist. Der Spannbolzen 22 dient ausser zur Führung der Federelemente auch zur Montage der Federung. Die am oberen Ende des Spannbolzens 22 vorgesehene Mutter 25 ruht arf einer HoMringdich- tung 26, die ein Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen in dem Innenraum der Feder und zu den Gleitstellen des Dichtungs-und Lagerringes 23 sowie der Gleitringe 21 verhindert.
Die Führung der Federelemente 14 an den Spannbolzen 22 erfolgt über die Gleitringe 21 und die ebenenscheiben 18. Letztere befinden sich mit ihrem Aussenrand innerhalb des Bördelrandes 17 der Stirnplatten 16. Hiedurch sowie durch die unter der auftretenden Druckbelastung erzeugte Reibung zwischen den Stirnplatten 15 und 16 einerseits und den Scheiben 18 anderseits werden sämtliche Federelemente 14 jeweils an ihren Stirnflächen auf dem Spannbolzen 22 geführt, wogegen sie zwischen diesen Führungstellen einen gewissen radialen Abstand gegenüber dem Spannbolzen 22 aufweisen, der eine Einwärtsverformung der Federelemente unter der Wirkung der Druckbeanspruchung ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gummifederung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, bestehend aus einer Anzahl von übereinanderliegenden, hohlzylindrischen, an beiden Stirnseiten mit metallischen Stirnplatten versehenen Gummifederelernenten, die innen auf einem an den beiden Auflageflächen der Feder zentrierten, durch die Hohlräume sämtlicher Federelemente hindurchgeführten Spannbolzen in axialer Richtung verschiebbar gelagert sind, wobei jedes Federelement nur in Höhe seiner Stirnflächen auf dem Spannbolzen geführt ist und zwischen den Führungsstellen einen radialen Abstand gegenüber dem Spannbolzen aufweist,
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andere (16) an ihrem Aussenrand vom Federelement weg umgebördelt ist,
wobei zwischen den einander benachbarten Stirnplatten (15, 16) jeweils zweier übereinander liegender Federelemente (14), deren eine (16) mit ihrem Umbördelungsrand (17) die andere (15) umschliesst, eine ebene am Spannbolzen (22) geführte Scheibe (18) vorgesehen ist.