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Feder für Zugvorrichtungen an Schienenfahrzeugen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Feder für Zugvorrichtungen an Schienenfahrzeugen, bestehend aus einem
hohlzylinderförmigen elastischen Federungskörper mit einem nach innen gerichteten
Kragen, wobei sich der hohlzylinderförmige Federungskörper an der Innenseite auf
dem Kragen und an den Stirnseiten gegen Spannplatten abstützt.
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Es sind Federn mit hülsenförmigen Federungskörpern aus elastischem
Werkstoff bekannt, die auf der Innen- und Außenwand ringförmige Einkerbungen aufweisen.
Diese Einkerbungen ermöglichen einen gleichförmigen Verformungsablauf des Federungskörpers.
Solche Federungskörper neigen aber leicht zum seitlichen Ausknicken und sind daher
für größere Kraftaufnahmen ungeeignet. Auch wenn, wie bei einer anderen bekannten
Feder dieser Art, zusätzliche Metallringe vorgesehen werden, läßt sich die Gefahr
des Ausknickens nur vermindern, aber nicht beseitigen. Die Metallringe dieser bekannten
Feder sind außerdem nachteilig, da sie einen metallischen Endanschlag beim Einfedern
zur Folge haben, was für Federn, die größere Kräfte aufzunehmen haben, möglichst
vermieden werden soll. Ein solcher metallischer Endanschlag tritt auch bei einer
anderen bekannten Feder auf, bei der der Federkörper bereits mit einem nach innen
gerichteten Kragen auf einer Hülse abgestützt ist. Andere bekannte Federn enthalten
auch bereits hohlzylinderförmige elastische Federungskörper mit nach innen gerichteten
Kragen. Die Federkörper stützen sich dabei an den Stirnseiten auf Spannplatten und
im Innern auf den nach innen gerichteten Kragen ab. Diese Federkörper sind zwar
gegen Ausknicken gesichert und vermeiden auch im Einfederungsendbereich einen harten
metallischen Anschlag, sie besitzen aber eine fast lineare Federcharakteristik und
können daher eine volle Wirksamkeit nur in einem engen Schwingungs- oder Kraftbereich
entfalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Federn zu
beseitigen und eine Feder der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die in der
Lage ist, insbesondere bei Schienenfahrzeugen auf lange Sicht starke Beanspruchungen
aufzunehmen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Federungskörper
im Bereich zwischen dem zylinderförmigen Teil und dem tellerförmigen Kragen, der
einseitig an dem zylinderförmigen Teil angeordnet ist, auf der Innenseite eine spitze
Rinne und dieser annähernd gegenüber auf der Außenseite einen Spannring aufweist.
Die erfindungsgemäße Feder ist auch bei verhältnismäßig geringer Länge für große
Kraftaufnahme geeignet und läßt die Bildung einer beliebig progressiven Federkennlinie
zu. Dabei kommt zunächst der tellerförmige Teil zum Tragen, der bereits durch geringe
Kräfte eine Verformung erfährt. Die Verformung des zylinderförmigen Teils überlagert
sich dieser Verformung, sie übernimmt aber bei zunehmendem Einfedern die weitaus
größeren Kräfte. Auf diese Weise geht eine bei geringer Kraft zunächst nur wenig
ansteigende Federkennlinie später bei großer Kraft in einen steilen Kurvenverlauf
über.
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Weiter ist erfindungsgemäß zur Abstützung des Kragens auf der Zugstange
der Zugvorrichtung eine Führungsbuchse vorgesehen. Diese aus Metall oder Kunststoff
bestehende Buchse kann mit dem Kragen fest verbunden sein oder nachträglich eingesetzt
werden. Die Buchse dient zur Führung des kragenförmigen Federteiles auf der zentral
angeordneten Zugstange als Knickstütze.
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Die eine größere Härte als der Federungskörper aufweisende Führungsbuchse
kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal an der Stirnseite durch einen Fortsatz
des Kragens umfaßt werden. Dadurch wird die axiale Verschiebung der Buchse gegenüber
dem Kragen verhindert.
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Der über dem Kragen liegende Spannring ist nach der weiteren Erfindung
ein- oder beidseitig nach innen umgebördelt. Er umfaßt gegebenenfalls einen nach
außen ragenden Bund des Federkörpers. Der Spannring- kann vor dem Umbördeln auf
den bereits fertiggestellten Federungskörper aufgesetzt und anschließend durch die
Bördelung befestigt werden. Eine fest haftende Verbindung zwischen dem Spannring
und dem Federungskörper ist zwar möglich, jedoch nicht erforderlich. Der Spannring
verhindert die Radialausdehnung des Querschnittes an dieser
Stelle
des hülsenförmigen Federungskörpers und erhöht dadurch wesentlich den wirksamen
Elastizitätsmodul. Der Ring kann zwar aus zähhartem verstärktem Kunststoff, wie
Polyesterharz oder Polyesterurethan bestehen, ist aber vorzugsweise aus Metall hergestellt.
Die Umbördelung des Spannringes ist derartig geformt, daß sie gleichzeitig eine
Anlagefläche für den zylinderförmigen Teil des Federungskörpers bei dessen Verformung
im belasteten Zustand bildet.
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Die Spannplatte weist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal auf der
dem Federungskörper zugekehrten Seite eine ringförmige Ausnehmung zur Halterung
des zylinderförmigen Teils der Feder mit einer der Verformung bei Belastung der
Feder entsprechenden Anlagefläche auf. Dadurch wird auch im Bereich der Spannplatte
eine Radialausdehnung des Federungskörpers verhindert und damit eine Erhöhung des
Elastizitäts-Moduls bewirkt. Das Zusammenwirken der Spannplatte und des Spannringes
ergibt einen Federungskörper, der bis zu seiner Endlage unter maximaler Belastung
eine völlige Knicksteifigkeit besitzt. In dieser Endlage kann der Federungskörper
auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung außerordentlich große Stoßbelastungen
aufnehmen, ohne Schaden zu leiden.
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Gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, mehrere Federungskörper
hintereinanderzuschalten, und zwar vorzugsweise derart paarweise, daß die Kragen
einander zugekehrt sind. Dadurch wird der Federweg bei entsprechender Erhöhung des
Arbeitsaufnahmevermögens vergrößert. Es ist aber auch möglich, derartige Federungskörper
nebeneinanderzuschalten.
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Der elastische Federungskörper besteht vorzugsweise nach einem weiteren
Erfindungsmerkmal aus Polyesterurethan, um auch werkstoffseitig eine möglichst hohe
Belastbarkeit zu ermöglichen.
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Die Merkmale der Unteransprüche stehen nur in Verbindung mit dem Gegenstand
des Hauptanspruchs unter Schutz.
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Die Erfindung wird in den Abb. 1 bis 3 beispielsweise beschrieben.
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Gemäß Abb. 1 befindet sich auf einer Zugstange 1, die am Ende den
Zughaken 2 aufweist und durch eine Mutter 3 gesichert ist, der Federungskörper mit
zylinderförmigem Teil 4 und tellerförmigem Kragen 5. Der Federungskörper ist durch
die Spannplatte 6, den Spannring 7 und die Führungsbuchse 8 gehaltert. Die Spannplatte
6 ist auf der stirnseitigen Anlagefläche 9 derartig ausgebildet, daß der Federungskörper
sich beim Zusammenpressen dieser Oberfläche anpaßt. Der Spannring 7 ist an den beiden
Seiten 10 und 11 umbördelt und umfaßt den vorspringenden Bund 12 des
Federungskörpers. Die Bördelung 11 ist derart ausgeführt, daß diese eine
geeignete Anlagefläche für den sich unter Last verformten zylinderförmigen Teil
4 des Federungskörpers bietet. Die Führungsbuchse 8 aus hartem Material von mindestens
95 Shore wird stirnseitig von dem Kragen 5 durch einen kleinen Fortsatz 13 umfaßt.
Die Führungsbuchse B ist einstöckig ausgebildet und umfaßt gleichzeitig zwei Federungskörper
gemeinsam. Die Führungsbuchse 8 ist in der Lage, sich bei Verformung nach innen
hin auf die Zugstange 1 zu verengen.
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Abb.2 stellt die unter Stoßbelastung verformte Feder dar.
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Abb.3 stellt den Federungskörper vergrößert in nicht belastetem Zustand
dar.