DE2748264A1

DE2748264A1 - Fahrzeugaufhaengung

Info

Publication number: DE2748264A1
Application number: DE19772748264
Authority: DE
Inventors: Reginald Harrison
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1978-05-03
Also published as: IN147947B; FR2369109A1; PL117792B1; PL201796A1; DE2748264C2; SE433928B; SE7711899L; JPH028938B2; FR2369109B1; GB1586068A; CH619653A5; HU187742B; SU818472A3; JPS5355808A; CA1063628A

Description

Dr. F. Zumstein s«n - Dr. E AsPinann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

80OO München 2 BräuhausstraOe 4 ■ Telefon Semmel Nr 22 53 41 ■ Telegramme Zumpat · Telex 52997Θ

6/Li

Case No.PY.5727

DUNLOP LIMITED, London S.W.1, England

Fahrζ eugaufhängung

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugaufhängung, und insbesondere, doch nicht ausschließlich eine Aufhängung für Schienenfahrzeuge, über die ein Aufbau eines Schienenfahrzeuges auf einem oder mehreren Fahrgestelleinheiten abgestützt werden kann.

In der GB-PS 870 814 ist eine Aufhängung für Schienenfahrzeuge beschrieben, bei der das Gewicht eines Fahrζeugaufbaus von federnd nachgiebigen Längsträgern getragen wird, die direkt zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem Radlaufgestell,

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wie z.B. dem Rahmen eines zwei- oder vierrädrigen Drehgestelles angebracht sind. Die Längsträger nehmen Vertikalbewegungen des Fahrzeugaufbaus relativ zu dem Radlaufgestell auf und müssen ebenfalls eine relativ freie horizontale Bewegung des Fahrzeugaufbaus relativ zu dem Radlaufgestell zulassen, um Stoßbeanspruchungen zu absorbieren oder eine Schwenkbewegung des Radlaufgestelles um eine Vertikale aufzunehmen, wenn beispielsweise horizontale Kurven bei einem Wagen durchlaufen werden.

Die in dieser Patentschrift beschriebenen Längsträger weisen Jeweils in Kombination ein Paar Federn auf, die aufeinander abgestützt sind, wobei eine Feder in Form eines Kautschukblockes ausgebildet ist, die hauptsächlich auf Druck beansprucht ist, um den aufliegenden Fahrzeugaufbau und dessen Gewicht abzustützen und relative horizontale Bewegungen zwischen dem Aufbau und dem Radlaufgestell überwiegend durch Scherbeanspruchungen aufzunehmen, und wobei die andere Feder die relative vertikale Bewegung zwischen Aufbau und Radlaufgestell zuläßt.

Die in dem Zusammenhang genannten Bezeichnungen "horizontal" und "vertikal" sind auf ein Fahrzeug bezogen, das auf einer Grundebene steht.

Obgleich dieser Aufhängung zufriedenstellende Betriebscharakteristiken zukommen, besitzt diese Aufhängung den Nachteil, daß sie relativ teuer herzustellen ist, da jeder Längsträger zwei Federn umfaßt, was insbesondere im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform der Aufhängung von Bedeutung ist, bei der die Seitenträger Kautschuk-Metallverbundfedern aufweisen. Weiterhin fehlt dieser Aufhängung ein gewünschtes Maß an Kompaktheit. Eine solche Aufhängung soll nach der Erfindung verbessert werden.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Fahrzeugaufhängung mit einem Längsträger, der zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem

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Radlaufgestell des Fahrzeuges angeordnet ist und den Aufbau relativ zu dem Radlaufgestell abstützt, dadurch aus, daß der Längsträger einen rohrförmigen Körper aus Kautschuk oder kautschukähnlichem Material umfaßt, der eine Einschnürung bzw. ein eingezogenes Mittelstück im wesentlichen zwischen den Enden des rohrförmigen Körpers aufweist, daß die Enden des rohrförmigen Körpers im Durchmesser von der Einschnürung zu jedem Ende hin allmählich zunimmt, und daß der Längsträger in der Aufhängung derart angeordnet ist, daß das Gewicht des Fahrzeugaufbaus den rohrförmigen Körper in einer Richtung mit Druckkräften beaufschlagt, die sich zwischen den Enden des Rohrkörpers erstreckt.

Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung ist der Abschnitt des rohrförmigen Körpers zwischen der Einschnürung und jedem Ende des Körpers im Querschnitt im wesentlichen C-förmig ausgebildet.

Die Innenfläche des rohrförmigen Körpers von der Einschnürung zu jedem Ende kann einen allmählich zunehmenden Durchmesser aufweisen, und die Dicke der Wandung des Körpers kann allmählich von der Einschnürung zu jedem Ende des Körpers zunehmen.

Der Innenraum des rohrförmigen Körpers kann in dem Bereich der Einschnürung verschlossen sein, um zwei Kammern zu bilden, wobei je eine an einer Seite des Bereiches der Einschnürung liegt.

Der Bereich der Einschnürung des rohrförmigen Körpers ist vorzugsweise verstärkt, um ein Brechen des Körpers im Bereich der Einschnürung zu verhindern oder die Gefahr hierfür zu vermindern. Demzufolge kann eine Platte aus im wesentlichen starrem Material zwischen der Einschnürung (d.h. in Querrichtung des Körpers) verlaufen, die entweder teilweise oder vollständig in dem Körper zur Verstärkung desselben eingebettet ist. Die Platte kann von dem Körper radial nach außen verlaufen und derart

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profiliert sein, daß sie eine veränderliche Dicke in radialer Richtung nach außen aufweist, so daß die Außenseiten des Körpers die Platte bei einer geringeren Durchbiegung berühren, um somit die Biegelinien modifizieren zu können. Alternativ hierzu oder zusätzlich kann ein Verstärkungsstück axial zu dem rohrförmigen Körper verlaufen. Die axiale Versteifung kann von einem stab- oder rohrförmigen Gebilde gebildet werden, und dieses kann vollständig oder teilweise in dem rohrförmigen Körper eingebettet sein. Beispielsweise kann die Verstärkung von dem Hohlraum eines Abschnittes mit C-förmigem Querschnitt zu einem anderen Abschnitt verlaufen, die Enden der axialen Verstärkung können freiliegen und somit wenigstens teilweise einen Fluiddurchgang begrenzen, der durch den Bereich der Einschnürung zu den Abschnitten des rohrförmigen Körpers an jeder Seite des Bereiches der Einschnürung verläuft.

Die Platte und/oder die stab- oder rohrförmige Verstärkung; sind vorzugsweise aus Metall hergestellt und können, wenn beide vorhanden sind, ein Stück bilden· Die Verstärkungen sind vorzugsweise haftend mit dem rohrförmigen Körper verbunden.

Starre Platten können haftend mit den Enden des rohrförmigen Körpers verbunden sein, um die Anbringung des Seitenträgers an dem Fahrzeugaufbau und dem Radlaufgestell zu erleichtern, und diese Platten können insgesamt quer über die Enden des Körpers verlaufen, um ein oder zwei geschlossene Kammern innerhalb des Körpers oder öffnungen zu bilden, die eine Entlüftung zur Umgebung hin von der Innenseite des Körpers bei Längenänderung des Körpers unter dynamischen Betriebsbedingungen ermöglichen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Rückansicht eines Ausschnitts eines Schienenfahrzeugs nach der Erfindung, bei der ein Paar von Längs-

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trägern gezeigt ist,

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht des Längsträgers bzw. Seitenlagers in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Rückansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Längslagers;

Fig. 4 ist eineFig. 3 ähnliche Ansicht und zeigt das Längslager bei Druckbeanspruchung;

Fig. 5 ist eine Fig. 3 ähnliche Ansicht und zeigt das Längslager bei Druck- und Scherbeanspruchung;

Fig. 6 ist ein Diagramm der Druck- und Verformungswer.te des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Längslagers; und

Fig. 7 ist eine Kennlinie von Scherfestigkeit und Verformung bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Längsträger bzw. Längslager.

Nach Fig. 1 weist ein Schienenfahrzeug einen Aufbau 10 und ein Radiaufgestell 11 auf, das Längsträger 12 und einen Querträger 13 aufweist. Der Fahrzeugaufbau ist über einen Bolzen 14 und eine Längskulisse bzw. eine Längsverbindung 15 auf an sich bekannte Art und Weise mit dem Drehgestell verbunden, so daß Zug- und Bremskräfte auf den Aufbau einwirken, und daß relative vertikale, horizontale und schwenkbare Bewegungen von Drehgestell und Fahrzeugaufbau 10 möglich sind. Derartige Bewegungen treten auf, wenn das Fahrzeug eine horizontale Kurve durchfährt.

Anstelle der Verbindung 15 kann auch eine Vielzahl alternativer Einrichtungen einschließlich Halterungen mit einer Anzahl von Zwischenplatten, Einrichtungen, die eine Parallelbewegung zulassen, und Gelenkstangen verwendet werden, um eine allmähliche Zunahme der Quersteifigkeit bei zunehmender Verformung zu bewirken.

Zur federnd nachgiebigen Zwischenverbindung von Fahrzeugaufbau und Drehgestell sind ein Paar Längsträger 16 zwischen diesen

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angeordnet. Die Längsträger sind an jeder Seite des Fahrzeugs vorgesehen und an dem Drehgestell im Bereich der Verbindung ναι Querträger 13 und Längsträgern 12 angebracht.

Jeder Längsträger 16 ist, wie detailliert in den Fig. 2 und 3 gezeigt, aufgebaut und umfaßt einen rohrförmigen Körper 20 aus zwei integral ausgebildeten Abschnitten 21 mit C-Querschnitt, die hintereinanderliegend angeordnet sind. Die Innenfläche 22 jedes Abschnittes 21 besitzt einen allmählich zunehmenden Durchmesser, und die Dicke einer Wandung 23 jedes Abschnittes nimmt allmählich von einer Einschnürung 24 zu dem Ende 25 des Abschnittes zu. Eine Metallplatte 26 ist in dem Bereich 24 der Einschnürung eingebettet und verläuft von dem Körper 20 radial nach außen, um einen starren Anschlag bei der Berührung durch die Außenflächen 28 der Abschnitte 21 während der Druckbeanspruchung während des Längsträgers zu bilden. Die Körperabschnitte 21 aus Kautschuk sind fest mit der Platte 26 über eine haftende Verbindung verbunden. Die Hohlräume 29 sind zur Atmosphäre hin entlüftet. Bei der speziellen dargestellten Ausführungsform ist der Durchmesser d der Einschnürung 24 geringfügig kleiner als die Hälfte des Außendurchmessers D der Enden 25 des Längsträgers.

Die Enden 25 des Längsträgers (die kreisförmig ausgebildet sind) sind haftend mit den Endplatten 27 verbunden, die an dem Fahrzeugaufbau und dem Drehgestell angebracht werden können. Der Längsträger ist axial zu dem rohrförmigen Körper (in Richtung des Pfeiles P) belastbar , um den Körper zwischen den Platten 27 zusammenzudrücken.

Bei dieser Ausführungsform rollen die Außenflächen 28 des C-förmigen Abschnittes bei Anlage an der Platte 26 auf dieser bei zunehmender Belastung ab.

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Vorzugsweise sind die Länge L und der maximale Durchmesser D des rohrförmigen Körpers ungefähr gleich bemessen, und bei den Belastungen einer Aufhängung eines Schienenfahrzeuges belaufen sich diese Werte vorzugsweise auf 400 mm.

Unter Verwendung einer derartigen Auslegung eines Längsträgers bei einer Drehgestellaufhängung erzielt man eine große Verformung bei einem relativ kleinen Durchmesser des Längsträgers. Die C-förmigen Abschnitte können sich tatsächlich soweit verformen, bis sie die Gestalt von flachen Scheiben einnehmen, so daß man eine kompakte Aufhängung erhält. In Fig. 4 ist der Längsträger im Profil unter teilweiser Druckbeanspruchung gezeigt, ohne daß sich die Abschnitte 21 zur ebenen scheibenförmigen Gestalt verformt haben. Fig. 5 zeigt das Profil des Längsträgers bei einer Scherbeanspruchung in Verbindung mit einer teilweisen Druckbeanspruchung.

Zusätzlich zu der großen vertikalen Verformung hat man bei der Verwendung dieses Längsträgers festgestellt, daß auch eine adäquate horizontale Flexibilität vorhanden ist, und daß über den normalen Betriebsbereich die Schersteifigkeit bei Druckbelastung zunimmt. Durch die vertikal ansteigende Federrate des Längsträgers ergibt sich eine im wesentlichen konstante vertikale Grundfrequenz über einen weiten Belastungsbereich, so daß eine solche Fahrzeugaufhängung eine Charakteristik mit im wesentlichen konstanter Periodizität besitzt, die nicht von der vom Fahrzeug aufgebrachten Belastung abhängig ist. In den Fig. 6 und 7 sind die Verformungen unter Druckbeanspruchung und die Verformung bei Scherbeanspruchungen sowie der Schersteifigkeit als Kennlinien des Längsträgers gezeigt.

Ein wesentliches Merkmal, das sich unerwarteterweise bei der Verwendung eines eingeschnürten rohrförmigen Körpers für den Längsträger ergeben hat, ist darin zu sehen, daß ungleich an sich bekannten Kautschukfedern bei zunehmender Druckbeanspru-

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chung des Längsträgers nicht nur die vertikale oder axiale Steifigkeit des Längsträgers, sondern auch die horizontale oder Quersteifigkeit desselben zunimmt. Somit ermöglicht die Fahrzeugaufhängung eine gute horizontale Stabilität, selbst wenn sie einer relativ hohen, vertikal wirkenden Beanspruchung ausgesetzt ist.

Der Längsträger umfaßt eine relativ geringe Anzahl von Metallbauteilen im Vergleich zu an sich bekannten Kautschuk-Metallverbundfedern für den Längsträger, so daß sich der erfindungsgemäße Längsträger und die Aufhängung vergleichsweise wirtschaftlicher herstellen lassen.

Nach Fig. 1 sind die Längsträger 16 vertikal angeordnet gezeigt, gemäß einer abgewandelten AusfUhrungsform können jedoch auch diese Längsträger relativ zur Vertikalen geneigt angeordnet sein.

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eerseite

Claims

Patentansprüche

1.} Fahrzeugaufhängung mit einem Längsträger, der zwischen —' dem Aufbau eines Fahrzeugs und einem Radlaufgestell des Fahrzeugs angeordnet ist und den Aufbau relativ zu dem Radlaufgestell abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (16) einen rohrförmigen Körper aus Kautschuk oder kautschukähnlichem Material mit einer Einschnürung (24) aufweist, die im wesentlichen in der Mitte zwischen den Enden (25) des rohrförmigen Körpers liegt, daß die Enden des rohrförmigen Körpers im Durchmesser von der Einschnürung zu den Enden hin allmählich zunehmen, und daß der Längsträger in der Aufhängung derart angeordnet ist, daß das Gewicht des Fahrzeugaufbaus den rohrförmigen Körper in einer Richtung mj.t Druckkraft beaufschlagt, die zwischen den Enden des rohrförmigen Körpers liegt.

2. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des rohrförmigen Körpers zwischen der Einschnürung (24) und einem Ende (25) des Körpers im Querschnitt im wesentlichen C-förmig ausgebildet ist.

3. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (22) des rohrförmigen Körpers von der Einschnürung (24) zu jedem Ende (25) des Körpers hin im Durchmesser allmählich zunimmt.

4. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Wandung (23) des rohrförmigen Körpers von der Einschnürung (24) zu jedem Ende (25) des Körpers hin allmählich zunimmt.

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5. Fahrzeugaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkung (26) in dem Bereich der Einschnürung (24) des Körpers eingebettet ist.

6. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (26) aus im wesentlichen starren Material im Bereich der Einschnürung (24) vorgesehen ist, die als Verstärkung dient.

7. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (26) von dem rohrförmigen Körper radial nach außen verläuft und derart profiliert ist, daß sich ihre Dicke an Stellen von dem rohrförmigen Körper radial nach außen ändert.

8. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Einschnürung (24) des rohrförmigen Körpers ein Verstärkungselement aufweist, das axial zu dem rohrförmigen Körper verläuft.

9. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufende Verstärkung wenigstens einen Teil eines Fluiddurchlasses begrenzt, der den Bereich der Einschnürung durchzieht.

10. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des rohrförmigen Körpers im Bereich der Einschnürung (24) verschlossen ist, um zwei Kammern zu bilden, wobei je eine Kammer an jeder Seite des Bereiches der Einschnürung liegt.

11. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine starre Platte (27) haftend mit einem Ende (25) des rohrförmigen Körpers verbunden ist, um die Anbringung des

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- Längsträgers am Fahrzeugaufbau oder dem Radlaufgestell zu erleichtern.

12. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zunehmender axialer Belastung des rohrförmigen Körpers die horizontale Steifigkeit des rohrförmigen Körpers zunimmt.

13. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Vertikalrichtung verlaufende Federrate der Aufhängung im wesentlichen konstant während dea normalen Belastungsbereiches der Aufhängung ist·

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