DE2738168A1

DE2738168A1 - Feder

Info

Publication number: DE2738168A1
Application number: DE19772738168
Authority: DE
Inventors: Reginald Harrison
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1976-08-28
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1978-03-02
Also published as: PL119454B1; SE7709528L; JPS6131331B2; PL200494A1; FR2363032A1; RO76133A; CA1070721A; IN148753B; CH612253A5; HU173176B; JPS5329470A; GB1578750A; FR2363032B1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.'Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

80O0 München 2 ■ BräuhausstrnOe 4 - Telefon Semmel Nr. 22 53 41 - Telegramme Zumpat - Telex 52Θ97Θ

6/Li

Cs.No.PY 5714

DUNLOP LIMITED, London S.W.1,England

Feder

Die Erfindung betrifft Federn, und insbesondere sogenannte Schichtfedern, die eine Anzahl von übereinander angeordneten Lagen aus Kautschuk oder ähnlichen elastomeren Materialien umfassen, die haftend mit jeweils dazwischenliegenden Metallplatten verbunden sind.

Derartige Federn sind insbesondere zur Aufhängung bzw. zur Lagerung des Drehgestells bei Schienenfahrzeugen bestimmt. Hierbei sind die Federn meist so angeordnet, daß die Kautschukschichten und Metallplatten im wesentlichen horizontal liegen, so

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daß das Fahrzeuggewicht im wesentlichen nur Druckkräfte bewirkt, die die Kautschukschichten beanspruchen, während bei relativen Querbewegungen der Bauteile der Aufhängung und Lagerung des Drehgestells bei Schienenfahrzeugen Scherbeanspruchungen der Kautschukschichten bewirken.

Insbesondere bei relativ großen Querverschiebungen und großen Scherbeanspruchungen tritt eine beträchtliche Verminderung der wirksamen Querschnittsfläche der Feder zur direkten Aufnahme der Druckbeanspruchungen auf, da sich die oberen Schichten der Feder in Querrichtung relativ zu den unteren Schichten bewegen, und da nur ein relativ kleiner Teil einer oberen Schicht über den unteren Schichten liegt und von diesen direkt unterstützt wird. Die Kombination von Scher- und Druckbeanspruchungen führt bei den Kautschukschichten zu Beanspruchungen durch Biegemomente, was häufig zu Ermüdungsbrüchen an den äußersten Schichten der Feder führt, an denen das Biegemoment und die daraus resultierende Beanspruchung am größten ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Schichtfeder so auszubilden, daß sie auch bei Scherbeansprucliungen dauerfester ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Feder mit mehreren Schichten aus Kautschuk oder ähnlichen elastomeren Materialien, die haftend mit dazwischenliegenden Metallplatten verbunden sind, dadurch aus, daß die Länge der Kautschukschichten in wenigstens einer Schnittebene im wesentlichen senkrecht zu der Ebene, die von den Kautschukschichten und Metallplatten gebildet wird, in den Schichten zwischen den zuäußerst liegenden Schichten kleiner als an den zuäußerst liegenden Schichten ist.

Vorzugsweise nimmt die Länge der Schichten in dieser Querschnittsebene gleichmäßig von jeder zuäußerst liegenden Schicht in Richtung auf die in der Mitte liegende Schicht oder Schichten der Feder ab, und aufeinanderfolgende Schichten sind vorzugsweise mittag zueinander derart angeordnet, daß die Feder

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in unbelastetem Zustand ein symmetrisches Profil in der Ebene bildet.

Bei der Belastung der Feder durch Scherkräfte in einer Richtung, die in die Ebene weist, bleibt die wirksame Fläche der Feder zur Aufnahme von Druckbeanspruchungen in dem mittleren oder kleinsten Bereich der Schicht aus Kautschuk oder ähnlichem elastomerem Material nahezu unverändert, so daß keine wesentliche Verminderung des wirksamen Bereiches vorhanden ist, wie dies bei an sich bekannten Schichtfedern der Fall ist, bei denen alle Schichten gleich groß bemessen sind.

Im Vergleich zu einer an sich bekannten Schichtfeder ergibt sich, daß jede Kautschukschicht und jede Metallplatte einfacher eine Winkelbewegung relativ zu den Endflächen der Feder unter Einwirkung von Scherbeanspruchungen ausführen kann. Der Biegewiderstand jeder Schicht ist somit wesentlich genauer proportional zu dem Biegemoment, das auf die Feder infolge der von außen einwirkenden Druck- und Scherkräfte ausgeübt wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gestatten somit eine wesentliche Verbesserung der Dauerfestigkeit im Vergleich zu einer bekannten Feder.

Zusätzlich zu der veränderlichen Länge aufeinanderfolgender Kautschukschichten in dieser Querschnittsebene kann auch die Länge der Kautschukschichten auf ähnliche Art und Weise in einer oder mehreren anderen Ebenen unterschiedlich sein, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene liegen, die die Kautschukschichten und Metallplatten bilden, um die Dauerfestigkeit der Feder auch gegenüber Scherbeanspruchungen zu verbessern, die in mehr als einer Richtung wirken.

Die Außenprofile der Kautschukschichten in Ebenen parallel zu den Metallplatten können rechteckförmig, quadratisch, kreisförmig oder elliptisch ausgebildet sein oder auch andere For-

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men, z.B.polygonale Gestalt, aufweisen. Weiter können die Kautschukschichten in dieser Ebene Öffnungen aufweisen, so daß sie im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, und die Metallplatten können ebenfalls Öffnungen aufweisen, so daß die Feder einen Hohlraum umschließt. Diese Maßnahmen können trotz der Tatsache vorgesehen sein, daß zur Erzielung einer ausreichenden Dauerfestigkeit es im allgemeinen bevorzugt ist, weder die Kautschukschichten noch die Metallplatten mit Öffnungen zu versehen. Die Feder kann somit einen Durchlaß bilden, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Außenseite der Feder herstellt. Dieser Hohlraum kann luftdicht abgeschlossen sein, oder es kann auch ein Ventil oder eine Dichtung vorgesehen sein, um den Hohlraum luftdicht abzuschließen, wenn die Feder einen derartigen Durchgang aufweist.

Die Schichten aus Kautschuk oder ähnlichen elastomeren Materialien können die gleiche Dicke besitzen. Gemäß einer bervorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch die Kautschukschichten in der Mitte der Feder relativ dünn im Vergleich zu den äußersten Schichten bemessen, wobei die Dicke aufeinanderfolgender Kautschukschichten allmählich in Richtung auf die äußersten Schichten größer wird. .

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Feder gemäß der Erfindung in unbelastetem Zustand,

Fig. 2 ist eine Feder nach Fig. 1, die unter Druckbeanspruchung steht, und

Fig. 3 ist eine Feder nach Fig. 1, die von Druck- und Scherkräften beansprucht ist.

Eine Schichtfeder 10 zur Lagerung und Aufhängung eines Dreh-

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gesteiles eines Schienenfahrzeuges umfaßt mehrere Kautschukschichten 11, die haftend mit dazwischenliegenden Metallplatten 12 sowie Endplatten 13 aus Metall verbunden sind.

Die Dicke der Kautschukschichten 11 nimmt allmählich von der mittleren Schicht 11a zu den äußersten Schichten zu. Die Länge der Kautschukschichten und der dazwischenliegenden Platten nimmt in Blickrichtung von Fig. 1 ebenfalls allmählich von den mittleren Schichten und Platten zu den äußersten Schichten und Platten zu.

Alle Kautschukschichten sind in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 1 längs der gesamten Länge jeder Schicht gleich dick, und die Platten sind ähnlich ausgebildet. Die
mittlere!Kautschukschichten und die mittlere Metallplatte besitzen ein quadratisches Außenprofil, und die relativ weiter außen liegenden Kautschukschichten und -platten besitzen ein rechteckförmiges Außenprofil.

Wenn diese Feder einer Kombination von Scher- und Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist, wie in Fig. 3 gezeigt, bleibt die wirksame Fläche der Feder zur direkten Aufnahme von Druckbeanspruchungen im Querschnittsbereich der mittleren Kautschukschichten 11a nahezu unverändert, wodurch die Biegebeanspruchungen auf die äußerstenKautschukschichten minimalisiert werden. Hierdurch läßt sich die Dauerfestigkeit der Feder im Vergleich zu einer an sich bekannten Feder verbessern, die Kautschuckschichten und -platten von gleichen Abmessungen umfaßt. Ferner läßt sich bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Feder feststellen, daß alle Schichten und Platten einfacher Winkelbewegungen,als die der bekannten Feder,
relativ zu den Endplatten ausführen können, wenn die mittleren Kautschukschichten und -platten kürzer als die relativ weiter außen liegenden Schichten und Platten sind. Somit erhält man bei der erfindungsgemäßen Feder eine gleichmäßigere

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Verteilung der Biegebeanspruchungen auf alle Kautschukschichten, was zur Verbesserung der Standfestigkeit der Feder beiträgt.

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Claims

Patentansprüche

Feder mit wenigstens einer Schicht aus Kautschuk oder ähnlichem elastomerem Material, die haftend mit dazwischenliegenden Metallplatten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kautschukschichten (11) in wenigstens einer Querschnittsebene im wesentlichen senkrecht zu der Ebene, die von den Kautschukschichten und Metallplatten gebildet wird, an den Schichten (11a) zwischen den zuäußerst liegenden Schichten kleiner als bei den zuäußerst liegenden Schichten (11) ist.
2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schichten in dieser Querschnittsebene gleichmäßig von der zuäußerst liegenden Schicht in einer Richtung auf die in der Mitte liegende Schicht oder Schichten der Feder abnimmt.
3. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Schichten mittig bezüglich einander in der Querschnittsebene angeordnet sind.
4. Feder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kautschukschichten(ii)in einer oder mehreren weiteren Ebenen, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene sind,die von den Kautschukschichten

(11) und den Metallplatten (12) gebildet wird, zwischen den zuäußerst liegenden Schichten kleiner als die zuäußerst liegenden Schichten (11) . ist..
5. Feder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kautschukschicht und/oder eine

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ORIGINAL INSPECTED

Metallplatte in Ebenen parallel zu den Kautschukschichten (11) und Metallplatten (12) ausgenommen ist.
6. Feder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der Feder ein Hohlraum bildet."
7. Feder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchgang gebildet v/ird, der eine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Außenseite der Feder herstellt.
8. Feder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum im wesentlichen luftdicht abgeschlossen ist.
9. Feder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Kautschuk oder ähnlichem elastomerem Material gleich dick bemessen sind. .
10. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Kautschuk oder ähnlichem elastomerem Material an Schichten (11a) zwischen den zuäußerst liegenden Schichten im Vergleich zu der Dicke der zuäußerst liegenden Schichten (11) dünn bemessen sind.
11. Feder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schichten aus Kautschuk oder ähnlichem elastomerem Material allmählich in Richtung auf die zuäußerst liegenden Schichten zunimmt.

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