-
Die Erfindung betrifft eine Gummifeder für Fahrzeuge mit großem Gewichtsunterschied
zwischen Leer- und Vollast, insbesondere für Eisenbahngüterwagen, wobei die Gummifeder
zum gegenseitigen Abstützen und Führen der Fahrzeugteile dient und aus einem im
Bereich ihres aufgeweiteten Endes am Außenmantel mit einem Ringwulst versehenen
Gummihohlkegel besteht, der zwischen einem inneren und einem äußeren metallischen,
seiner Form angepaßten Abstützkörper lose eingelegt ist, die beide an ihrem Ringflansch
mit einem den Ringwulst außen umfassenden Ringkragen versehen sind.
-
Bei derartigen Gummifedern (deutsches Gebrauchsmuster 1748 012) erstreckt
sich der Ringwulst in axialer Richtung der Gummifeder zwischen den beiden Ringflanschen
der Abstützkörper. Sowohl am Gummihohlkegel als auch an dessen Ringwulst liegen
die Abstützflächen der Abstützkörper spielfrei an. Diese Gummifedern ermöglichen
eine stark progressiv wirkende Federung mit guter Dämpfung. Sie haben sich in Achslagerführungen,
seitlichen Abstützungen od. dgl. bei schweren Schienenfahrzeugen, bei denen der
Gewichtsunterschied zwischen unbeladenem und beladenem Fahrzeug (Leerlast und Vollast)
relativ gering ist, wie z. B. Lokomotiven, sehr gut bewährt.
-
Für Fahrzeuge mit großem Unterschied zwischen Vollast und Leerlast,
z. B. bei Güterwagen, Omnibussen und Lastkraftwagen, bei denen das Leergewicht des
Fahrzeuges etwa der Nutzlast entspricht, ist es praktisch notwendig, für den Leerlastbereich
und den Vollastbereich je eine eigene Federung vorzusehen. Es sind daher bisher
jeweils zwei parallel oder hintereinander geschaltete Gummifedern angewandt worden,
von denen eine zu- und abschaltbar ist. Damit lassen sich zwar sämtliche Forderungen
erfüllen. Der Aufwand, der Platzbedarf sowie das Gewicht der Achsfederung sind indessen
verhältnismäßig groß.
-
Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin,
eine Gummifeder der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß auch
bei Fahrzeugen mit großem Unterschied zwischen Leer- und Vollast nur eine einzige
Feder notwendig ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der den Ringwulst
aufweisende Teil des Gummihohlkegels durch mindestens eine ringförmige Ausnehmung
im Bereich des Ringflansches und des Ringkragens des inneren Abstützkörpers als
eine Leerlastfeder ausgebildet ist, während die Ausnehmung bei Vollast verkleinert
oder sogar völlig zusammengedrückt und die Leerlastfeder dadurch abgeschaltet ist.
-
Nach der Erfindung wird durch eine einzige Gummifeder im Leerlastbereich
eine weiche und im Vollastbereich eine ausreichend harte und außerdem gut gedämpfte
Federung erzielt.
-
Auch bei Leerlast ergeben sich sehr gute Laufeigenschaften, wodurch
sowohl die Fahrbahn als auch der Aufbau des Fahrzeugs geschont werden. Trotz dieser
Vorteile ist die erfindungsgemäße Gummifeder ein einfaches und daher in der Herstellung
billiges, leichtes und wenig Platz beanspruchendes Teil.
-
Durch das obengenannte deutsche Gebrauchsmuster und ferner durch die
deutsche Auslegeschrift 1074 923 sind zwar bereits ringförmige Ausnehmungen an der
Außenfläche von Gummifedern - zum Teil ohne Ringwulst - bekanntgeworden. Sie dienen
jedoch anderen Zwecken, nämlich der Entlastung der Außenfläche der Gummifeder bzw.
einer weichen Federung in horizontaler Richtung. Letztere ist jedoch bei Fahrzeugen
im allgemeinen nicht erwünscht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
-
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigt jeweils im Längsschnitt A b b. 1 eine Gummifeder
mit einer ringförmigen Ausnehmung am Innenmantel des Gummihohlkegels, wobei die
linke Seite der Abbildung die Gummifeder bei Leerlast und die rechte Seite die Gummifeder
in einem Lastbereich zwischen Leerlast und Vollast darstellt, A b b. 2 die Gummifeder
nach A b b. 1 bei Volllast, A b b. 3 eine Gummifeder bei Leerlast mit einer ringförmigen
Ausnehmung am Außenmantel des Ringwulstes und einer inneren Abstützfläche, deren
Kegelwinkel größer als der des inneren Abstützkörpers ist, A b b. 4 eine weitere
Gummifeder mit einer ringförmigen Ausnehmung am Außenmantel des Ringwulstes und
einer inneren Abstützfläche, deren Kegelwinkel kleiner ist als der des inneren Abstützkörpers,
A b b. 5 eine Gummifeder -mit einer ringförmigen Ausnehmung in der dem inneren Abstützkörper
zugewandten Stirnfläche des Gummihohlkegels und A b b. 6 eine Gummifeder mit einer
ringförmigen Ausnehmung innerhalb des Gummihohlkegels im Bereich seines größten
Durchmessers und mit jeweils einer an jeder Abstützfläche des Gummihohlkegels aufvulkanisierten,
abriebfesten Gummischicht.
-
Die Gummifeder gemäß den A b b. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus
einem kegelstumpfförmigen inneren Abstützkörper 1, einem hohlkegelstumpfförmigen
äußeren Abstützkörper 2 und einem lose zwischen diesen Abstützkörpern 1 und 2 eingelegten
Gummihohlkegel3. Der innere kegelstumpfförmige Abstützkörper 1 ist aus Stahlguß,
Gußeisen, Leichtmetall od. dgl. hergestellt und hohl ausgebildet. Er ist mit dem
einen der beiden abzustützenden und zu führenden, in den Zeichnungen nicht dargestellten
Fahrzeugteile verbunden. An seinem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende ist
der innere kegelstumpfförmige Abstützkörper 1 mit einem nach außen gerichteten Ringflansch
4 versehen, der an seinem Außenumfang einen zur Längsachse des Abstützkörpers
koaxialen Ringkragen 5 aufweist.
-
Der äußere Abstützkörper 2 ist in gleicher Weise wie der innere Abstützkörper
1 als metallischer Hohlkegelstumpf ausgeführt und ebenfalls wie der innere Abstützkörper
1 mit dem anderen, in den Zeichnungen nicht dargestellten abzustützenden und zu
führenden Fahrzeugteil verbunden. Der Innenmantel des äußeren Abstützkörpers 2 ist
als Abstützfläche ausgebildet und umgibt mit einem etwa der Wandstärke des Gummihohlkegelstumpfes
9 entsprechenden Abstand die Abstützfläche des inneren Abstützkörpers 1. Da die
Gummifeder auch als Führung vorgesehen ist, greifen die kegeligen Abstützflächen
der beiden Abstützkörper 1 und 2 ineinander, d. h. in Querrichtung ist eine verhältnismäßig
große Überdeckung vorgesehen. Der äußere Abstützkörper 2 ist ebenfalls an seinem
den größeren Durchmesser aufweisenden Ende mit einem nach außen gerichteten
Ringflansch
6 versehen, der etwa parallel zum Ringflansch 4 des inneren Abstützkörpers
1 liegt und an seinem Außenumfang ebenfalls wie der innere Abstützkörper
1 einen zur Längsachse des Abstützkörpers 2 koaxialen Ringkragen 7 aufweist.
-
Der Gummihohlkegel 3 besteht aus einem im Bereich seines weiten Endes
an seinem Außenmantel mit einem Ringwulst 8 versehenen Gummihohlkegelstumpf 9. Der
Ringwulst 8 weist zwei etwa parallele Stirnflächen auf. Der Außenmantel des Ringwulstes
8 ist etwas zylindrisch ausgebildet und mit einer ringförmigen Einschnürung 10 von
segmentförmigem Querschnitt versehen, um beim Zusammendrücken des im wesentlichen
auf Druck beanspruchten Ringwulstes die Oberflächenspannung des Außenmantels des
Ringwulstes 8 zu vermindern. Der Kegelwinkel -. des Gummihohlkegels 3 beträgt höchstens
35°, vorteilhaft jedoch kleiner als 30°, um eine gute dynamische und statische Dämpfung
zu erzielen. Die übergänge zwischen den kegeligen Abstützflächen der Abstützkörper
1 und 2 und den Abstützflächen der Ringflansche 4 und 6 sowie die übergänge zwischen
den Ringflanschen und dem Innenmantel der Ringkragen 5 und 7 und die Enden der Ringkragen
sind abgerundet, um Verletzungen der entsprechend ausgebildeten Abstützflächen des
Gummihohlkegels 3 zu vermeiden.
-
Der Gummihohlkegel 3 ist im Bereich des Ringflansches 4 des inneren
Abstützkörpers 1 mit einer ringförmigen Ausnehmung 11 versehen. Die innere Abstützfläche
des Ringflansches 4 des inneren Abstützkörpers 1 ist hierbei dar sich durch die
ringförmige Ausnehmung 11 ergebenden Form des Stirnendes des Gummihohlkegels 3 angepaßt,
so daß dieser im Bereich seines größten Durchmessers durch den mit dem Ringkragen
5 versehenen Ringflansch 4
fest geführt ist, um lediglich ein Stauchen
des Gummis zu erzielen, dagegen ein Ausknicken oder Ausbeulen zu verhindern.
-
Von den vier Kräfte übertragenden kegeligen Auflage- bzw. Abstützflächen
des Gummihohlkegels 3 und der Abstützkörper 1 und 2 sind bei Leerlast höchstens
drei zueinander parallel. Dies wird gemäß dem Ausführungsbeispiel nach A b b. 1
linke Seite dadurch erreicht, daß der Gummihohlkegel 3 an seinem Innenmantel so
ausgebildet ist, daß dieser bei Leerlast nur im Bereich seines kleinsten Durchmessers
an der inneren kegeligen Abstützfläche des inneren Abstützkörpers 1 anliegt, d.
h., daß der Kegelwinkel der inneren Abstützfläche des Gummihohlkegels 3 größer ist
als der Kegelwinkel des inneren Abstützkörpers 1. Dadurch sowie infolge der guten
Nachgiebigkeit des Gummihohlkegels 3 im Bereich seiner mit der ringförmigen Ausnehmung
11 versehenen Mantelfläche ergibt sich im Leerlastbereich eine weiche Federung
in senkrechter Richtung.
-
Durch stärkeres Belasten wird der Gummihohlkegel 3 im Bereich seines
Ringwulstes 8 radial gedehnt, so daß sich die ringförmige Ausnehmung 11 verkleinert.
Dabei vergrößert sich auch die Auflagefläche zwischen der inneren kegeligen Abstützfläche
des Gummihohlkegels 3 und dem inneren Abstützkörper 1 (Ab b. 1 rechte Seite).
Bei noch stärkerer Belastung, also bei Vollast des Fahrzeuges kommen schließlich
alle Abstützflächen zur vollen Auflage (Ab b. 2), so daß zwischen dem inneren
Abstützkörper 1 und dem Gummihohlkegel 3 kein Hohlraum mehr vorhanden ist. Die Gummifeder
gemäß dem Ausführungsbeispiel nach A b b. 3 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
nach A b b. 1 linke Seite, jedoch mit dem Unterschied, daß die ringförmige Ausnehmung
11 am Außenmantel des Ringwulstes 8 vorgesehen ist.
-
Es ist auch möglich, die Gummifeder so auszubilden, daß der Gummihohlkegel3
nur im Bereich seines größten Durchmessers an der kegeligen Abstützfläche des inneren
Abstützkörpers 1 anliegt, d. h., daß der Kegelwinkel der inneren Abstützfläche des
Gummihohlkegels 3 kleiner ist als der des inneren Abstützkörpers 1 (A b b. 4). Nach
A b b. 5 kann die ringförmige Ausnehmung 11 auch in der dem inneren Abstützkörper
1 zugewandten Stirnfläche des Gummihohlkegels 3 vorgesehen werden. Die ringförmige
Ausnehmung kann auch innerhalb des Ringwulstes 8 liegen, so daß eine Gummifeder
mit einem Ringraum 12 entsteht (Ab b. 6).
-
Gummifedern sind an sich weitgehend verschleiß-und wartungsfrei, so
daß ein Ersatz der Gummihohlkegel3 erst nach längeren Betriebszeiten notwendig ist.
Bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Gummifedern ist es wegen des relativ großen
Federweges zwischen Leerlast und Vollast vorteilhaft, einer Abnützung des Gummihohlkegels
3 an den Stellen seiner Mantelflächen vorzubeugen, an denen zwischen Gummihohlkegel3
und innerem bzw. äußerem Abstützkörper 1 bzw. 2 beim Durchfedern eine gleitende
Reibung auftritt. Um die Lebensdauer dieser dem Verschleiß am stärksten ausgesetzten
Stellen der Gummifeder zu erhöhen, wird gemäß der Erfindung der Gummihohlkegel 3
zumindest an jenen kegeligen Teilen, vorteilhaft aber auch an den Stirnseiten und
den anderen Abstützflächen mit einer hufvulkanisierten, abriebfesten Gummischicht
13 versehen (Ab b. 6). Diese abriebfeste Ausbildung der Oberflächen der Gummischicht
kann übrigens auch bei anderen Gummifedern beliebiger Formen verwendet werden, bei
denen während des Betriebes zwischen den metallischen Abstützkörpern und dem lose
zwischen diesen eingelegten Gummikörper, eine gleitende Reibung entsteht.