DE2748264C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum seitlichen Abstützen eines Fahrzeugwagenkastens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 20 64 550 bekannt, wobei die seitlichen Stützen zwischen Wagenkasten und Untergestell als Luftfedern ausgebildet sind, welche das Gewicht des Wagenkastens aufnehmen, während für die seitliche Auslenkung des Wagenkastens relativ zum Untergestell geson­ derte pneumatische Federn vorgesehen sind.

Aus der US-PS 39 20 231 ist eine Gummifeder bekannt, die aus ringförmigen Gummielementen zusammengesetzt ist, zwischen denen Metallplatten angeordnet sind. Bei dieser für die Fahr­ zeugfederung vorgesehenen Feder wird der durch die Gummi­ ringe gebildete Hohlraum zur Beeinflussung der Federcharak­ teristik mit einer Flüssigkeit gefüllt.

Aus der GB-PS 8 70 814 ist ferner eine Feder in Form eines Kautschukblockes bekannt, die hauptsächlich auf Druck bean­ sprucht wird, um den aufliegenden Wagenkasten und dessen Gewicht abzustützen, wobei horizontale Bewegungen zwischen Wagenkasten und Untergestell überwiegend durch Scherbeanspru­ chungen aufgenommen werden. Bei dieser bekannten Anordnung sind zusätzlich Federn vorgesehen, die eine vertikale Bewegung zwischen Wagenkasten und Untergestell zulassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die verti­ kale Steifigkeit und die horizontale Scherfestigkeit der Abstützung mit steigender Druckbelastung der Stützen zunehmen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch diese Ausgestaltung wird eine gute horizontale Stabilität gewährleistet, selbst wenn die Vorrichtung hohen vertikalen Belastungen ausgesetzt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Rückansicht eines Ausschnitts eines Schie­ nenfahrzeugs mit einem Paar von seitlichen Stützen;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Stützen bzw. das Seitenlagers in Fig. 1;

Fig. 3 eine Rückansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeig­ ten Lagers;

Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht und das La­ ger bei Druckbeanspruchung;

Fig. 5 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht und das La­ ger bei Druck- und Scherbeanspruchung;

Fig. 6 ein Diagramm der Druck- und Verformungswerte des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Lagers; und

Fig. 7 eine Kennlinie von Scherfestigkeit und Verformung bei den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten seitlichen Stützen.

Nach Fig. 1 weist ein Schienenfahrzeug einen Aufbau 10 und ein Radlaufgestell 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 be­ kannte Art und Weise mit dem Drehgestell verbunden, so daß Zug- und Bremskräfte auf den Aufbau einwirken, und daß relative ver­ tikale, 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 zu­ lassen, und Gelenkstangen verwendet werden, um eine allmähliche Zunahme der Quersteifigkeit bei zunehmender Verformung zu be­ wirken.

Zur federnd nachgiebigen Zwischenverbindung von Fahrzeugaufbau und Drehgestell sind ein Paar Stützen 16 zwischen diesen angeordnet. Die Stützen sind an jeder Seite des Fahrzeugs vorgesehen und an dem Drehgestell im Bereich der Verbindung von Querträger 13 und Längsträgern 12 angebracht.

Jede Stütze 16 ist aufgebaut wie detailliert in den Fig. 2 und 3 gezeigt 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 weist einen allmählich zunehmenden Durch­ messer auf, und die Dicke einer Wandung 23 jedes Abschnittes nimmt allmählich von einer Einschnürung 24 zu dem Ende 25 des Ab­ schnittes zu. Eine Metallplatte 26 ist in dem Bereich der Einschnürung 24 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 Druckbean­ spruchung der Stütze zu bilden. Die Körperabschnit­ te 21 aus Kautschuk sind fest mit der Platte 26 über eine haf­ tende Verbindung verbunden. Die Hohlräume 29 sind zur Atmosphä­ re hin entlüftet. Bei der speziellen dargestellten Ausfüh­ rungsform ist der Durchmesser d der Einschnürung 24 geringfügig kleiner als die Hälfte des Außendurchmessers D der Enden 25 der Stütze.

Die Enden 25 der Stütze (die kreisförmig ausgebildet sind) sind mit den Endplatten 27 verbunden, die an dem Fahr­ zeugaufbau und dem Drehgestell angebracht werden können. Die Stütze ist axial zu dem rohrförmigen Körper (in Richtung des Pfeiles P) belastbar, um den Körper zwischen den Plat­ ten 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.

Die Länge L und der maximale Durchmesser D des rohrförmigen Körpers können ungefähr gleich bemessen sein, und bei den Belastungen einer Aufhängung eines Schienenfahrzeuges belaufen sich diese Werte z. B. auf 400 mm.

Unter Verwendung einer derartigen Auslegung einer seitlichen Stütze bei einer Drehgestellaufhängung erzielt man eine große Verfor­ mung bei einem relativ kleinen Durchmesser der Stütze. Die C-förmigen Abschnitte können sich tatsächlich soweit ver­ formen, bis sie die Gestalt von flachen Scheiben einnehmen, so daß man eine kompakte Aufhängung erhält. In Fig. 4 ist die Stütze im Profil unter teilweiser Druckbeanspruchung ge­ zeigt, ohne daß sich die Abschnitte 21 zur ebenen scheibenför­ migen Gestalt verformt haben. Fig. 5 zeigt das Profil der Stütze bei einer Scherbeanspruchung in Verbindung mit einer teilweisen Druckbeanspruchung.

Zusätzlich zu der großen vertikalen Verformung hat man bei der Verwendung dieser Stützen festgestellt, daß auch eine ad­ äquate horizontale Flexibilität vorhanden ist, und daß über den normalen Betriebsbereich die Schersteifigkeit bei Druckbe­ lastung zunimmt. Durch die vertikal ansteigende Federrate der Stütze ergibt sich eine etwa konstante verti­ kale Grundfrequenz über einen weiten Belastungsbereich, so daß eine solche Fahrzeugaufhängung eine Charakteristik mit konstanter Periodizität aufweist, 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 Schersteifig­ keit als Kennlinien der Stütze gezeigt.

Ein weiteres Merkmal, das sich unerwarteterweise bei der Verwendung eines eingeschnürten rohrförmigen Körpers für die Stütze ergeben hat, ist darin zu sehen, daß ungleich an für sich bekannten Kautschukfedern bei zunehmender Druckbeanspru­ chung der Stütze nicht nur die vertikale oder axiale Steifigkeit der Stütze sondern auch die horizontale oder Quersteifigkeit derselben zunimmt. Somit ermöglicht die Fahrzeugaufhängung eine gute horizontale Stabilität, selbst wenn sie einer relativ hohen, vertikal wirkenden Beanspruchung ausgesetzt ist.

Die seitliche Stütze umfaßt eine relativ geringe Anzahl von Metall­ bauteilen im Vergleich zu an sich bekannten Kautschuk-Metall­ verbundfedern für die Abstützung, so daß sich die Stütze und die Aufhängung im Vergleich damit wirt­ schaftlicher herstellen lassen.

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

Die Metallplatte 26 ist im Bereich der Einschnürung zur Verstärkung vorgesehen, um ein Brechen des rohrförmigen Körpers 20 im Bereich der Einschnürung zu verhindern oder die Gefahr hierfür zu vermindern. Die von dem Körper 20 radial nach außen verlaufende Platte 26 kann derart profiliert sein, daß sie eine veränderliche Dicke in radialer Richtung nach außen aufweist, so daß die Außenseiten des Kör­ pers 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 die­ ses kann vollständig oder teilweise in dem rohrförmigen Körper eingebettet sein. Beispielsweise kann die Verstärkung von dem Hohlraum eines Abschnittes mit C-förmigem Querschnitt zu ei­ nem anderen Abschnitt verlaufen, die Enden der axialen Ver­ stärkung können freiliegen und somit wenigstens teilweise ei­ nen Fluiddurchgang begrenzen, der durch den Bereich der Ein­ schnürung 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 vor­ handen sind, ein Stück bilden. Die Verstärkungen sind vorzugs­ weise haftend mit dem rohrförmigen Körper verbunden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum seitlichen Abstützen eines Fahrzeug­ wagenkastens auf einem Fahrzeuguntergestell mit seitlichen Stützen, die zwischen dem Wagenkasten und dem Untergestell angeordnet sind, insbesondere für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Stützen (16) aus einem rohrförmigen Körper (20) aus einem elastomeren Material gebildet sind, der derart an­ geordnet ist, daß das Gewicht des Wagenkastens den rohrförmi­ gen Körper in seiner Längsrichtung zusammendrückt, der rohr­ förmige Körper eine Einschnürung (24) etwa in der Mitte in Längsrichtung aufweist und der rohrförmige Körper so geformt ist, daß ausgehend von der Einschnürung (24) jeder der beiden Teile des rohrförmigen Körpers zunächst einen fortschreitend zunehmenden Außendurchmesser und anschließend einen konvexen Umriß hat, der zu den Enden (25) des rohrförmigen Körpers führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenfläche (22) jedes Endabschnitts (21) des rohrförmigen Körpers (20) in Richtung von der Einschnürung (24) zum Ende (25) des rohrförmigen Körpers (20) einen zunächst fort­ schreitend zunehmenden Durchmesser hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Wand (23) jedes Endabschnittes des rohrförmigen Körpers (30) fortschreitend in der Richtung von der Einschnürung (24) zum Ende (25) des rohrförmigen Körpers zunimmt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkung (Metall­ platte 26) in den Bereich der Einschnürung (24) des rohrförmigen Körpers (20) eingebettet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verstärkung eine Metallplatte (26) im Bereich der Ein­ schnürung (24) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Platte (26) vom rohrförmigen Körper (20) radial nach außen verläuft und derart profiliert ist, daß sich ihre Dicke an Stellen radial außerhalb des rohrförmi­ gen Körpers ändert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Einschnürung (24) des rohrförmigen Körpers (20) mit einem axial zum rohrförmigen Körper verlaufenden Verstärkungselement versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verlaufende Verstärkungselement wenigstens teilweise einen Fluiddurchlaß begrenzt, der durch den Bereich der Einschnürung (24) hindurchgeht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des rohrförmigen Körpers (20) im Bereich der Einschnürung (24) geschlossen ist und auf beiden Seiten des Bereichs der Einschnürung (24) Kammern (29) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je eine starre Platte (27) an den Enden (25) des rohrförmigen Körpers (20) vorgesehen ist, um die Anbrin­ gung der seitlichen Stützen am Wagenkastenaufbau (10) und/oder Untergestell (11) zu erleichtern.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Grundfrequenz der Vorrichtung im wesentlichen über den normalen Bereich der Belastung konstant ist.