DE2138854A1

DE2138854A1 - Stoßdämpfer für Fahrzeugfederungsanordnungen

Info

Publication number: DE2138854A1
Application number: DE19712138854
Authority: DE
Inventors: Corrado Mailand Tavelia (Italien). M
Original assignee: Societa Applicazioni Gomma Antivibranti Saga S.P.A., Mailand (Italien)
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1972-06-29
Also published as: DE7129796U; FR2118459A5; CH534601A; GB1332538A

Description

SOCIETA' APPLICAZIOHI GOWIA ANTIVIBRAITII SAGA S.p.A. Mailand, Italien

'/Stoßdämpfer für FahrzeuKfederunKsanordnung:en"

Priorität : 15. Dezember 1970 / Italien Anmelde.-Hr.: 33008-A/70

Die Erfindung "bezieht sich auf einen 'stoßdämpfer für Fahrzeugfederungsanordnungen und betrifft insbesondere einen Stoßdämpfer mit variierender Dämpfung für Schienenfahrzeuge, die federnd nachgiebige Federungenanordnungen mit unterschiedlicher Elastizität und hoher Flexibili tät bei kleinen Belastungen aufweisen.

Bei einer bekannten Art einer federnd nachgiebigen Anordnung sind Hauptfederelemente aus Gummi oder einem anderen zweckmäßigen, federnd nachgiebigen Werkstoff und mindestens ein Hilfselement vorgesehen, dessen Flexibilität größer als die des Hauptelements ist, wobei zwischen den Hauptelementen und dem Hilfselement mit Öffnungen versehene Metallscheiben angeordnet sind, durch die sich ein Zapfen erstreckt, welcher an einem Ende an einem der Bauelemente, an dem die Feder befestigt ist, fest angebracht ist.

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Es ist auch eine Federungsanordnung bekannt, "bei der eins der Hauptelemente und das Hilfselement gegenüber Drücken in Querrichtung unempfindlich gemacht sind, so daß nur eins der beiden Hauptelemente eine federnde Nachgiebigkeit in' Querrichtung bietet, welche bei normalen Betriebsbedingungen ausreicht zu verhindern, daß die Stützelemente der Achse auf den Achsenschutz auftreffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Stoßdämpfer eine zusätzliche Reibungsdämpfung mit vorteilhafter Charakteristik zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird ein Reibungsstoßdämpfer für Fahrzeugfederungsanordnungen geschaffen, der mindestens ein federnd nachgiebiges Hilfselement, welches zwischen zv/ei federnd nachgiebigen Hauptelementen angeordnet ist, eine steife, mit Öffnung versehene Platte zwischen dem Hilfselement und jedem Hauptelement und einen Zapfen aufweist, der sich durch die Öffnungen in den Platten erstreckt und dieselben während der federnd nachgiebigen Verformung der federnd nachgiebigen Elemente in ihrer Lage bestimmt und führt. Dieser Reibungsstoßdämpfer ist gekennzeichnet -durch zwei einander gegenüberliegende, kegelstumpfförmige Rahmen, die jeweils an der entsprechenden der mit Öffnung versehenen Platten angebracht und in denen mehrere, den Zapfen umgebende Klemmelemente angebracht sind, und daß eine federnd nachgiebige Schicht zwischen den kegeistumpfförmigen Rahmen und den Klemmelementen so angeordnet ist, daß bei der federnd nachgiebigen Verformung des Hilfselemente, die eine relative Annäherung der beiden mit Öffnung versehenen Platten erlaubt, eine radial nach innen gerichtete Kraft über die Klemmelemente auf den Zapfen aufgebracht wird, wodurch der Reibungswiderstand des Stoßdämpfers erhöht wird. V/enn also die Fede-

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rung eine erhöhte Belastung aufnimmt, erfolgt eine relative Bewegung zwischen dem Zapfen und den Klemmelementen, die zu einer der Bewegung widerstehenden Reibungskraft führt, welche der Belastung der Federungsanordnung proportional ist und
von der federnd nachgiebigen "Verformung des Hilfselemente abhängt .

-Es sei noch einmal erwähnt, daß erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele einen Stoßdämpfer mit variierender
Dämpfungskennlinie darstellen, Vielehe sich in Abhängigkeit von der Belastung der Pederungsanordnung ändert.

Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Stoßdämpfer besteht darin, daß die Dämpfungswirkung unabhängig ist von den Hysteresiseigenschaften des für die federnd nachgiebigen
Elemente verwendeten elastomeren Werkstoffs.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der
Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Pig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Gummifederanordnung für Schienenfahrzeuge mit einem Stoßdämpfer gemäß der Erfindung;

Pig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt durch einen Teil des Dämpfungselements des in Pig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels längs der Linie II-II in Pig.3;

Pig. 3 ist eine Ansicht des in Pig. 2 gezeigten
Teils des Ausführungsbeispiels gemäß Pig. 1 in Richtung der Pfeile IH-III in Pig. 2 gesehen; ,.

Pig. 4 ist ein Diagramm, welches/die Änderung der

Widerstandskraft des Dämpfungselements als Punktion der auf

rechts
die Pederungsanordnung v/irkenden Belastung und/die Kurve der

federnden Nachgiebigkeit des Hilfselemente zeigt;

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Pig. 5 ist ein Kraft-Verformungs-Diagramm, welches die Hysteresis der Federungsanordnung mit und ohne Stoßdämpfer zeigt.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 12 "bezeichnete Federungsanordnung gezeigt, mittels der ein Fahrzeugrahmen 10 auf einer Achsstützanordnung 11 federnd nachgiebig angebracht ist. Die Federungsanordnung 12 ist mit dem Rahmen 10 mittels einer Platte 18 fest verbunden=

Die Federungsanordnung 12 umfaßt zwei federnd nachgiebige, kegeistumpfförmige Hauptelemente 13 und 14, die so angeordnet sind, daß ihre kleineren Enden einander zugewandt sind. Zwischen den beiden federnd nachgiebigen Hauptelementen 13 und 14 ist ein feuernd nachgiebiges Hilfselement 17 und zwischen dem Hilfselement 17 und den beiden Hauptelementen ist jeweils eine s/fceife Scheibe 15, 16 angeordnet. Das Hilfselement ist weicher als die Hauptelemente, um die Flexibilität der Federungsanordnung für geringe Belastungen zu erhöhen. An den Stirnseiten der Hauptelemente 13 und 14 sind die aus der Zeichnung in Piß. 1 ersichtliche, in bekannter Weise vorgesehene Anschlußringscheiben angeordnet.

Die Platte 18 ist mit einem Zentrier- und Halteansatz 19 versehen, welcher sich durch eine entsprechende Öffnung im Rahmen 10 erstreckt. Der Ansatz 19 bildet einen Teil eines Zapfens 20, welcher auch einen erweiterteil Bereich 21 aufweist,, der im Hauptelement 13 eingebettet und an der Platte 18 befestigt ist. Der Zapfen 20 erstreckt sich axial in eine innerhalb der federnd nachgiebigen Hauptelemente 13 und 14 ausgebildete Kammer. Der Stoßdämpfer gemäß der Erfindung wirkt auf den Zapfen 20 ein und umfaßt mehrere Klemmelemente 22. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei derartige Klemmelemente 22a, 22b bsw. 22c vorgesehen. Die Klemmelemente sind von zwei Rahmengliedern 23a, 23b abgestützt, welche aus Kunststoff, vorzugsweise Nylon, hergestellt und jeweils von kegelstumpfförmxger Gestalt sind. Die Klemmelemente sind durch einen Zwischenraum oder Spalt t von-

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einander getrennt, wie Pig. 3 zeigt, welcher zweckmäßigerweise in einer Größenordnung von 4 mm liegt. Die beiden kegelstumpfförmigen Rahmenglieder 23a, 23b sind mit ihren Basen einander zugewandt angeordnet und um einen Abstand T voneinander getrennt, welcher zweckmäßigerweise in einer Größenordnung von 25 mm liegt.

Zwischen den Rahmengliedern 23a, 23"b und den Klemmelementen 22a, 22b, 22c sind zwei Gummielemente 24a und 24b von entsprechender Härte angeordnet. Das Gummi dieser Elemente 24 ist vulkanisiert und mittels bekannter Verfahren g sowohl mit den Rahmengliedern 23a, 23b als auch mit den Klemmelemten 22 verbunden.

Der Stoßdämpfer ist zwischen den beiden Scheiben 15, 16 angeordnet, die zu diesem Zweck mit einem entsprechenden kegelstumpf£örmigen Sitz 15a, 16a ausgebildet sind_s in dem die kegelstumpfförmigen Rahmenglieder 23a, 23h angebracht sind. Der Zapfen 20 erstreckt sich zwischen den Klemmelementen 22, die so angeordnet sind, daß eine relative Bewegung möglich ist.

Der Stoßdämpfer arbeitet wie folgt: Wenn die BeIa- g stung der Pederungsanordnung zunimmt, wird zunächst das federnd nachgiebige Hilfselement 17 zusammengepreßt, da es weicher ist als die Hauptelemente. Das erlaubt es den Scheiben 15 und 16, sich einander zu nähern. Auf diese Weise werden die kegelstumpfförmigen Rahmenglieder 23a, 23b einander angenähert und die Gummielemente 24a, 24b verformt.

Wegen der konischen Gestalt der Rahmenglieder 23a, 23b hat die Verformung der Gummielemente 24a, 24b eine Querkomponente, die einen nach innen gerichteten radialen Druck gegenüber dem Zapfen 20 verursacht, welcher bestrebt ist, die Klemmelemente 22a, 22b, 22c gegen den Zapfen 20 zu pressen.

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Da zwischen dem Zapfen 20 und den Klemmelementen 22 eine relative Bewegung auftritt, wenn die Pederungsanordnung 12 nachgibt, verursacht dies eine Reibungswiderstandslcraft, die, da sie von der elastischen Verformung des federnd nachgiebigen Hilfselements '17 abhängt, folglich der auf die Federungsanordnung 12 wirkenden Belastung proportional ist. Das Diagramm, welches das Verhalten der Widerstandskraft als Funktion der auf die Federungsanordnung wirkenden Belastung zeigt, ist links in Fig. 4 dargestellt. Aus diesem Diagramm ist zu entnehmen, daß die Widerstandskraft R der Belastung grob gesagt proportional ist, wie die Kurve K zeigt.

Die Oberflächen, an denen eine relative Bewegung und folglich Reibung auftritt, d.h. der Zapfen 2.0 und die Klemmelemente 22,gind natürlich aus einem zweckmäßigen, verschleißfesten Werkstoff hergestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine möglicherweise aufgrund der durch die Relativbewegung verursachten Reibung erzeugte Abnutzung angesichts der kegelstumpfförmigen Gestalt der Rahmenglieder 23a, 23b des Stoßdämpfers und aufgrund der Betriebsweise des Stoßdämpfers automatisch ausgeglichen wird.

Mit den erfindungs gemäß en Stoßdämpfern ist es möglich, Dämpfungsindices für die Federungsanordnung zu erzielen, die größer sind als die mit bisher bekannten Federungsanordnungen der fraglichen Art zu erzielenden Indices, selbst wenn federnd nachgiebige Werkstoffe mit hoher Hysteresis verwendet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß der Dämpfungsindex η vom Verhältnis zwischen der Dämpfung R eines Schwingsystems und einer kritischen Dämpfung R abhängt, jenseits der die Bewegung der Anordnung nicht mehr periodisch ist.

In-Labortests hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, den Dämpfungsindex von etwa 0,13 bis etwa 0,15 zu erhöhen (d.h. eine Erhöhung um mehr als

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Fig. 5 zeigt ein statisches Kraft-Verformungs-Diagramm für die gesamte Federungsanordnung mit und ohne Stoßdämpfer (Kurve A "bzw. B). Die Zunahme der Dämpfung ist deutlich durch die Vergrößerung der Fläche innerhalb der Hysteresisschleife dieses statischen Diagramms gezeigt, aus dem ferner hervorgeht, daß die GesamtflexiMlität keine wesentliche Änderung erfährt.

- Ansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1.) ' _w.Stoßdämpfer für Fahrzeugfederungsanordnun-

än mit mindestens einem federnd nachgiebigen Hilfselement zwischen zwei federnd nachgiebigen Hauptelementen und einer steifen, mit Öffnung versehenen Platte zwischen dem Hilfselement und jedem Hauptelement und einem sich durch die Öffnungen in den Platten erstreckenden Zapfen, der die Platte während der federnd nachgiebigen Verformung 'der federnd nachgiebigen Elemente in ihrer Lage bestimmt und führt, dadurch gekennzeichnet , daß zwei einander gegenüberliegende, kegelstumpfförmige Eahmenglieder (23a,23b) vorgesehen sind, die jeweils an der entsprechenden der mit Öffnung versehenen Platten (15,16) angebracht und in denen mehrere den Zapfen (20) umgebende Klemmelemente (22a,22b, 22c) angebracht sind, und daß eine federnd nachgiebige Schicht (24a,24b) zwischen den beiden kegelstumpfförmigen Rahmengliedern (23a,23b) und den Klemmelementen (22a,22b,22c) derartig angeordnet sind, daß bei einer federnd nachgiebigen Verformung des Hilfselements (17)»die eine relative Annäherung der beiden mit Öffnung versehenen Platten (15»16) erlaubt, eine radial nach innen gerichtete Kraft über die Klemmelemente (22a,22b,22c) auf den Zapfen (20) aufgebracht wird, wodurch der Reibungswiderstand des Dämpfers (12) erhöht wird.

2. . .„.,Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß um den Zapfen (20) herum, drei Klemmelemente (22a,22b,22c) angeordnet sind, die jeweils vom benachbarten Element um einen Abstand (t) zwischen 2 mm und 6 mm getrennt sind.

3. ... _. ,Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die kegelstumpfförmigen Rahmenglieder (238-,23b) aus einem Kunststoff hergestellt sind.

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4. . _w .Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ,daß die kegelstumpfförmigen Rahmenglieder (23a,23"b) aus Nylon hergestellt sind.

5. . _ Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die kegelstumpfförmigen Rahmenglieder (23a,23"b) mit ihren Basen einander zugewandt angeordnet und um einen Abstand (T) zwischen 20 mm und 30 mm voneinander getrennt sind.

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