DE1605108A1

DE1605108A1 - Achsabfederung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1605108A1
Application number: DE19661605108
Authority: DE
Inventors: Raab Dr-Ing Karl
Original assignee: Rheinstahl Siegener Eisenbahnbedarf GmbH
Current assignee: Rheinstahl Siegener Eisenbahnbedarf GmbH
Priority date: 1966-09-08
Filing date: 1966-09-08
Publication date: 1970-07-16
Also published as: GB1161839A; NO117133B; SE334382B; ES339198A1; CH454940A; BE695746A; AT282684B; NL6704878A

Description

RIIEINSTAHIi SIEGENER EISENDAHNBEDARF GmbH Dreis-Tiefenbach Krs. Siegen i.W.

Achsabfederung für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Achsabfederung für Schienenfahrzeuge, bei der an beiden Seiten des Achslagergehäuses konische oder keilförmige, auf Schub und Druck beanspruchte Gummi-Metall-Federelemente in symmetrischer Anordnung vorgesehen sind.

Es sind Achsabfederungen für Schienenfahrzeuge bekannt, bei denen' zu beiden Seiten des Achslagergehäuses durch Zusammenvulkanisieren aus Metall- und Gummiteilen gebildete fest verbundene oder angepreßte konische oder keilförmige Federelernente befestigt sind, die auch die Federung und Führung der Achse übernehmen. Weiterhin sind Federungen bekannt, bei denen schub-druck-belastete Gummi-Metall-Elemente symmetrisch zum Achslager keilförmig angeordnet sind. Diese bekannten Ausführungen von Gummi-Achsabfederungen sind zwar wartungsfrei, haben aber den Nachteil, daß sie nur verhältnismässig kleine vertikale Federwege zulassen. Zur Aufnahme größerer Federwege müßten die Wandstärken des Gummis sehr dick sein. Dadurch ergeben sich Stabilitätsschwierigkeiten für die Federelemente. Ferner verhindern größere Gummistärken ein einwandfreies Durchvulkanisieren bei der Herstellung und bewirken einen ungünstigen Spannungsverlauf. Ein weiterer bedeutender Nachteil der bekannten Ausführungen von Gurami-Achsabfederungen liegt darin, daß sie den freien sinusförmigen Lauf der Radsätze durch.die verhältnismäßig steife Seiten- und Längsführung der Achsen erschweren und die Länge der Sinu3welle vergrößern. Die Frequenz der durch den Sinuslauf quer zur Fahrtrichtung auf das Fahrzeug wirkenden Erregerschwingung ist infolge der Streckung der Sinuswelle niedriger und liegt auch bei höheren Geschwindigkeiten unter den Eigenfrequenzen der abgefederten Masse des Fahrzeugs. Fahrzeuge mit den bekannten Gummifedersystemen laufen also "unterkritisch". Bei ihnen nähert sich die durch den Sinuslauf hervorgerufene Erregerfrequenz mit zunehmender Geschwindigkeit dar Eigenfrequenz und die Laufruhe verschlechtert sich, bis der Resonanzfall eintritt. Dieser Fall ist

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ohne die Anwendung starker Dämpfung gefährlich und unzumutbar, da bei hoher Geschwindigkeit die auftretende kinetische Energie au3erordentlich groß ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine völlig wartungsfreie Achsabfederung mit ausreichendem Federweg für überkritisch laufende Schienenfahrzeuge zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß in den inneren Metallteilen der konischen oder keilförmigen Gumml-Metall-Federelemente pendelartig wirkende Zugbolzen hängen und die unteren Enden der letzteren in den inneren Metallteilen je eines weiteren spiegelgleich vorgeschalteten konischen oder keilförmigen Gummi-Metall-Federelementes befestigt sind und die Außenteile dieser unteren Gummi-Metall-Federelemente mit dem Laufwerksrahmen verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es* die Federung auf zwei verhältnismäßig kleine und leicht herstellbare Guntimi-Metall-Federelemente, die hintereinander geschaltet sind, zu verteilen und damit einen für jeden praktischen Bedarfsfall ausreichenden Federweg zu erzielen. Die Gummi-Metall-Federelemente sind kardanisch leicht verformbar und bilden gleichzeitig die Gelenke von Pendeln. Die Aufhängung des Achslagergehäuses am Zugbolzen wirkt als spielfreie elastische Längs- und Querführung der Radsätze mit anfangs kleinen Rückstellkräften. Sie behindert den Radsatz nur wenig in seinem freien Sinuslauf. Daher sind die Wellenlänge des Sinuslaufes kurz und die Erregerfrequenz hoch. Der Resonanzbereich tritt bei kleiner Fahrgeschwindigkeit- auf, bei der auch die dynamischen Kräfte noch klein sind. Bei höheren Geschwindigkeiten, also nach überschreiten des Resonanzgebietes, hat das Laufwerk ein überkritisches Schwingungsverhalten. In diesem Dereich tritt für Tauchen, Nicken, Wanken, Schlingern und Schwingen eine weitgehende Isolierung der Kraft- und Wegamplituden ein und es wird daher bei hoher Geschwindigkeit eine große Laufruhe erreicht. Weiterhin hat die Seitenweichheit der Achsaufhängung den Vorteil, daß Seitenstöße beim Anlaufen des Spurkranzes, beispielsweise beim Überfahren von Weichen, nur kleine Querbeochleunigungen hervorruf©ru

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Zugbolzen in der vertikalen Fahrzeuglängsebene gegen die Vertikale unter einem spitzen Winkel geneigt sein. Die Schräglage der Zugbolzen hat eine stärker progressiv ansteigende R'ickstellkraft bei Auslenkungen in Fahrtrichtung zur Folge. Dabei bleibt die Rückstellkraft bei kleinen Bewegungen unverändert klein-. Die stärkere Progressiv^ tat der Federcharakteristik in Fahrtrichtung verbessert die Radführung .

Nach der Erfindung können ferner die beiden, durch einen Zugbolzen miteinander verbundenen Gummi-Metall-Federelemente oder eines von diesen aus mehreren hintereinander- oder parallelgeschalteten Gummielementen bestehen. Eine Anordnung von hintereinandergeschalteten Gumraielementen in jedem der beiden Gunimi-Metall-B'ederelemente an den Enden der Zugbolzen gestattet" die Ausbildung einer sehr weichen Feder. Die Feder kann ferner den Platzverhältnissen am Laufwerk leichter angepaßt werden. Bei parallelgeschalteten Gummielementen in den Gummi-Metall-Federelementen 1st es möglich, sehr große Lasten auf kleinem Raum aufzunehmen, da sie sich auf beide Elemente verteilen.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß bei hintereinandergeschalteter Anordnung mehrerer Gummielemente an einem Ende oder beiden Enden der Zugbolzen eine oder mehrere dieser Gummielemente mit kleinerem Querschnitt ausgeführt sind, die schon bei leerem Fahrzeug durch Anlage der äußeren Metallteile abgeschaltet sind und erst bei entlastetem Rad wirksam werden. Eine solche Anordnung ist besonders wertvoll für Güterwagen, deren Leergewicht im Verhältnis zum beladenen Gewicht sehr klein 1st. Diese Fahrzeuge haben bei Leerlast einen sehr kleinen Federweg. Daher können die Räder bei schlechter Gleislage auf die Schiene auflaufen und die Achse entgleist. Das nach der Erfindung vorgesehene vorgeschaltete weichere Federelement hat schon bei geringer Last einen so großen Federweg, daß auch bei Schienenversatz das entlastete Rad kraftSchlussig auf der Schiene ruht und Entgleisungen auch bei schlechter Gleislage verhindert werden. Bei belastetem Fahrzeug kommen die äußeren Metallteile des vorgeschalteten Federelementes zur Anlage und

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schalten es damit ab.

Weitere Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles der Erfindung sind anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

- Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Federanordnung i zum Teil im Schnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Federanordnung nach Fig. 1 im Schnitt nach Linie H-II;

Flg. 3 eine Draufsicht auf eine Federung in einer geänderten Querschnittsform der Gummi-Metall-Elemente, im Schnitt wie Flg. 2;

Fig. 4 u. 5 Schnittbilder der Federelemente in weiteren Ausführungsformen.

Das Achslagergehäuse 1 ist mit angegossenen Konsolen 2 versehen, in denen beidseitig symmetrisch die konischen Gummi-Metall-Federelemente j} angeordnet sind. Die inneren Metallteile 4 sind über den Zugbolzen 5 mit den inneren Metallteilen 6 eines weiteren spiegelgleich angeordneten konischen Gummi-Metall-Federelementes verbunden, dessen Außenteile 8 über die Konsolen 9 mit dem Fahrgestellrahmen 10 verbunden sind (B'ig. 1 und 2).

Am Achslagergehäuse 11 sind die Konsolen 12 in symmetrischer Anordnung befestigt. In diese sind keilförmige Gummi-Metall-Federelemente, bestehend aus den Außenblechen 13, den Zwischenblechen 14 und dem metallischen Innenteil 15 sowie den dazwischenliegenden Gummischichten 16, 17 eingesetzt. Die keilförmigen Federelemente sind im Querschnitt dachförmig abgewinkelt. Sie können auch in der Draufsicht um 90° gedreht angeordnet sein, wenn in Längsrichtung eine besonders große Federweichheit erzielt werden soll. Die Konsole 18 ist Teil des Fahrgeetellrahmens und dient zur Befestigung des unteren Gummi-Metall-Federelementes (Fig. 3)·

Die konischen Gummi-Metall-Federelemente zu beiden Seiten des Zugbolzens 19 sind aus Je zwei hintereinandergeschalteten konischen

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Ringen aufgebaut. Die Federelemente bestehen aus dem inneren konischen Metallteil 20, dem Zwischenring 21 und dem äußeren Metallteil 22 sowie den dazwischenliegenden konischen Gumrnielementen 23 und 24. Um das untere Gummi-Metall-Federelement gegen Verschmutzung zu schützen, ist ein Faltenbalg 25 angebracht (Fig. 4-).

Konische Gummielemente 26 und 27 sind zwischen dem inneren Metallteil 28 und dem Zwischenring 29 sowie dem Zwischenring 29 und dem Außenring 30 einvulkanisiert. Das innere konische Gummielement 27 ist wesentlich kleiner als das äußere Gumrnielement 26 und verformt sich daher stärker. Es wird abgeschaltet, sobald sich die Anschlagscheibe 31 auf den oberen Rand des·Zwischenringes 29 auflegt (Fig. 5).

Patentansprüche 009829/04

Claims

Patentansprüche

1. Achsabfederung für Fahrzeuge, bei der an beiden Seiten des Achslagergehäuses konische oder keilförmige, auf Schub und Druck beanspruchte Gummi-Metall-Federelemente in symmetrischer Anordnung befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Metallteilen (4) der konischen oder keilförmigen mit dem Achslager fest in Verbindung stehenden Gumml-Metall-Federelemente (3) pendelartig wirkende Zugbolzen (5) hängen, deren untere Enden in den inneren Metallteilen (6) je eines weiteren spiegelartig angeordneten Gummi-Metall-Pederelementes (7) gelagert sind und die Außenteile (8) der zweiten spiegelartig angeordneten Gummi-Metall-Federelemente mit dem Fahrgestellrahmen (10) verbunden sind.

2. Achsabfederung für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbolzen (5) in der vertikalen Fahrzeuglängsebene gegen die Vertikale unter einem spitzen Winkel geneigt sind.

3. Achsabfederung für Fahrzeuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch einen Zugbolzen miteinander verbundenen Gummi-Metall-Federelemente aus einem Gummiteil und zwei dasselbe von innen und außen umfassende Metallteile gebildet sind. . "

4. Achsabfederung für Fahrzeuge nach Anspruch 1 bis 3$ dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden, durch einen Zugbolzen miteinander verbundenen Gummi-Metall-Federelementen (3» 7) mindestens eines aus mehreren abwechselnd hintereinandergeschalteten Gummi- und Metallteilen (20 bis 24) besteht.

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5. Achsabfederung für Fahrzeuge nach Anspruch .1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden, durch einen Zugbolzen mitteinander verbundenen Gummi-Metall-Federelementen (3, 7) mindestens eines aus mehreren parallelgeschalteten Gummi-Metall-Teilen (20 bis 2K) besteht.

6. Achsabfederung für Fahrzeuge nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß bei hintereinandergeschalteter Anordnung mehrerer Gummielemente an mindestens einem Ende der Zugbolzen mindestens eines dieser Gummlelemente mit kleinerem Querschnitt ausgeführt 1st, das schon bei leerem Fahrzeug durch Anlage der äußeren Metallteile an eine Anlagescheibe abgeschaltet ist und erst bei entlastetem Had wirksam wird.

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