DE2901881A1

DE2901881A1 - Achsaufhaengung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2901881A1
Application number: DE19792901881
Authority: DE
Inventors: Jun E Frederick Gylland; H Neil Paton; Jeffrey P Sandys; John B Skilling
Original assignee: PATON HAMILTON NEIL KING; SEATTLE
Current assignee: PATON HAMILTON NEIL KING; SEATTLE
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1979-07-19
Also published as: BR7900381A; GB2012912A; AU4327379A; AU532502B2; GB2012912B; JPS54113117A; CA1151221A; BE873530A; CH631122A5; ZA79103B; FR2415017A1; JPS6234581B2; FR2415017B1

Description

Achsaufhängung für Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsaufhängung für Fahrzeuge, wie beispielsweise Schienenfahrzeuge und gummibereifte Fahrzeuge. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung wird im nachstehenden anhand eines Schienenfahrzeuges und eines gummibereiften Fahrzeuges erläutert und beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier dargestellten und beschriebenen, besonderen Achsaufhängungen beschränkt, sondern kann auch für die Achsaufhängung anderer Fahrzeuge und ähnlich gelagerter Fälle verwendet werden.

Die in der US-PS 3 984 125 beschriebene Achsaufhängung für ein gummibereiftes Fahrzeug und die in den US-PSen 3 961 und 3 961 584 beschriebenen Achsaufhängungen für Schienenfahrzeuge weisen mehrere Federstäbe mit einem im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt als Auflager für die Hauptlast und reibungsdampfende Federelemente auf.

Es ist hauptsächlich Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung zu schaffen, die einen verbesserten Federstab und Reibungsdämpfer aufweist.

Ferner ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung zu schaffen, die bei vorgegebenen Last- und Frequenzbedingungen ein geringeres Gewicht als die Achsaufhängungen hat, bei welchen Federstäbe mit kreisförmigem Querschnitt oder herkömmliche, elastomere Druckfedern verwendet werden.

Weiterhin ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung der beschriebenen Art zu schaffen, die einen einzigen Federstab aufweist, der als Auflager für die Hauptlast und

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als reibungsdämpfendes Federelement dient.

Darüberhinaus ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die einen Federstab aufweist, welcher eine geringere Aufhängungsfrequenz für eine vorgegebene Menge eines elastomeren Materials bewirkt, als dies bisher bei Verwendung von Stabfedern mit kreisförmigem Querschnitt oder herkömmlichen, elastomeren Druckfedern möglich war.

Ferner ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die eine im wesentlichen konstante Frequenz über einen vorbestimmten Belastungsbereich mit sich bringt.

Weiterhin ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die selbstlenkende Eigenschaften bei einer Kurve hat.

Darüberhinaus ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung für ein selbstlenkendes Drehgestell eines Schienenfahrzeuges mit zwei Achsen oder einer einzelnen Achse oder eine Drehkonstruktion mit einer einzelnen Achse zu schaffen.

Schliesslich ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Achsaufhängung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen , die einen Reibungsdämpfer, vorzugsweise einen veränderlichen Reibungsdämpfer aufweist, der sich bei Verschleiss selbst einstellt, um im wesentlichen die gleiche prozentuale Wirkung über die gesamte Lebensdauer des Yerschleissmaterials aufrecht zu erhalten.

Die Erfindung schafft eine Achsaufhängung, die ein Federelement und einen Reibungsdämpfer aufweist, welcher mit dem Federelement derart zusammenwirkt, dass eine erste Komponente

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einer Lasttragkraft an das Federelement als Druckkraft angelegt wird, während eine zweite Komponente der Lasttragkraft an den Reibungsdämpfer angelegt wird und den Reibungsdämpfer betätigt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem das Federelement aus einem Federstab mit einem elliptischen Querschnitt besteht, überträgt ein Betätigungsglied oder eine Betätigungsstrebe die Kraft gleichzeitig auf den Federstab und den Reibungsdämpfer. Die Betätigungsstrebe ist auf einer Lasttragfläche abgestützt und so ausgestaltet, und der Lasttragfläche so zugeordnet, dass eine Komponente der an die Stützfläche angelegten Lasttragkraft am Federstab längs einem lagemässig festgelegten Kraftvektor nur in Form einer Druckkraft angreift, während gleichzeitig eine Zweitkomponente der Lasttragkraft am Reibungsdämpfer längs eines im rechten Winkel verlaufenden Kraftvektors in Form einer Normalkraft angreift.

In den meisten Fällen stützt sich die obere Lasttragfläche des Federstabes an einer geeigneten Lastaufnahmefläche ab, die am Fahrzeugkörper oder an einem entsprechenden Lastaufnahmeelement ausgebildet ist, das am Fahrzeugkörper befestigt ist. Die Betätigungsstrebe und die Stützfläche sind so angeordnet, dass sie vertikal untereinander liegen und mit dem Federstab ausgerichtet sind, wobei die Betätigungsstrebe zwischen den Federstab und die Stützfläche eingreift. Es kann jedoch auch eine andere Ausrichtung getroffen werden. Die Stützfläche ist an einem Achslenker ausgebildet, welcher eine Lasttragverbindung zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Laufrad darstellt, wobei in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Federstabes, der Betätigungsstrebe und des Dämpfers ein an der Fahrzeugachse befestigtes Element oder eine andere geeignete Einrichtung verwendet wird»

Die Betätigunprsstrebe hat vorzugsweise ein konisches Profil und besitzt obere und untere Berührungsflächen, die längs

des Kraftvektors divergieren, welcher der dämpfenden Normalkraftkomponente entspricht. Die Stützfläche ist geneigt, und verläuft parallel zur unteren Berührungsfläche. Die obere Berührungsfläche der Betätigungsstrebe verläuft parallel zu einer Lasttragfläche des Federstabes und steht mit dieser Lasttragfläche des Federstabes in Berührung, während die untere Berührungsfläche mit der Stützfläche in gleitendem Eingriff steht. Ein Verschieben oder ein seitliches Bewegen der Stützfläche in Abhängigkeit von den angreifenden Lasttragkräften tritt daher lediglich in Form einer Gleitbewegung gegenüber der unteren Berührungsfläche auf und wird daher nicht an die obere Berührungsfläche übertragen. Die Betätigungsstrebe ist darüberhinaus so mit dem Reibungsdämpfer verbunden, dass die Betätigungsstrebe eine im wesentlichen festgelegte Lage gegenüber dem Reibungsdämpfer während des Angreifens einer Kraft beibehält. Die obere Berührungsfläche der Betätigungsstrebe bleibt daher beim Anlegen einer Kraft mit dem Federstab in statischer Berührung.

Der Reibungsdämpfer besteht vorzugsweise aus zwei relativ gegeneinander bewegbaren, parallelen Reibflächen, die im wesentlichen im rechten Winkel zum Vektor verlaufen, in dessen Richtung die vorstehend erwähnte Normalkraftkomponente von der Betätigungsstrebe angelegt wird. Eine Reibfläche ist mit der Betätigungsstrebe verbunden und zusammen mit der Betätigungsstrebe derart bewegbar, dass die Reibfläche in Abhängigkeit von der angreifenden Normalkraftkomponente gegen die andere Reibfläche gedruckt wird, um eine dämpfende Reibkraft mit veränderlicher Grosse zu erzeugen.

Aus der vorstehenden Zusammenfassung geht hervor, dass die Erfindung eine Achsaufhängung schafft, die eine Wirtschaftlichkeit, Verlässlichkeit und Vielseitigkeit, das heisst Eigenschaften besitzt, die bei den bisher bekannten Achsaufhängungen keine Parallele haben. Bei einer Doppelachsaufhän-

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gung für ein gummibereiftes Fahrzeug beispielsweise kann die Achsaufhängung gemäss der Erfindung zwei Paare von unabhängig bewegbaren.,, schwenkbar angeordneten Achslenkern auf xueisen, wobei jedes Paar einem einzelnen Federstab und Reibungsdämpfer der vorstehend beschriebenen Art zugeordnet ist. Bei diesen und anderen gummibereiften Fahrzeugen gleicht die Achsaufhängung gemäss der Erfindung die Belastung aus, während die einzelnen Radstösse um etwa 5o i° vermindert werden. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung schafft erwünschte dynamische Eigenschaften , indem die Schwingungen durch eine proportionale, lastabhängige Dämpfung gesteuert werden. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung verringert die Stossbelastungen, da eine lastabhängige Dämpfung vorgesehen ist. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung ergibt einen verbesserten Rollwiderstand und besitzt aufgrund der Verwendung der Federstäbe eine verlässliche, verlängerte Lebensdauer. Die Achsaufhängunggemäss der Erfindung besitzt Selbstlenkeigenschaften in Kurven, wodurch der Reifenverschleiss aufgrund der Abnutzung bei Winkelgeschwindigkeiten (cornering speeds) oberhalb von Gleichgewichtsgeschwindigkeiten (equilibrium speeds) und darüberhinaus der Rollwiderstand verringert werden. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung schafft eine Stabilität bei Beschleunigung und unter Bremsbedingungen ohne ein Springen des Rades. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung ergibt ein geringeres, ungefedertes Gewicht und eine im wesentlichen konstante Frequenz über die meisten praktischen Lastbereiche.

Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung ergibt bei Schienenfahrzeugen viele dieser und anderer Vorteile. Wenn unabhängig bewegbare Achslenker und entsprechend zugeordnete Federstäbe und Reibungsdämpfer verwendet werden, ergibt die Achsaufhängung ein selbstlenkendes Drehgestell, das im Gegensatz zu bekannten, vierrädrigen Drehgestellen oder beweglichen Wagenrahmen (articulated trucks) beispielsweise einen geringeren Angriffswinkel an einer gebogenen Schiene beibehält und be-

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strebt ist, den Schienenkurven zu folgen, wenn mit einer über dem Gleichgewicht liegenden Geschwindigkeit gefahren wird. Das Drehgestell lenkt sich selbst auf einer spiralförmigen Schienenkurve oder auf anderen Kurven, welche das Schienenfahrzeug rollen lassen,oder auf Kurven von Ausweichgleisen oder Rangierbahnhöfen. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung für Schienenfahrzeuge dämpft und absorbiert zusätzlich die Stossbelastungen an Stellen in unmittelbarer Nähe der Schienen und zeigt daher überaus erwünschte Federungs- und Dämpfungseigenschaften für das Schienenfahrzeug, die aufgenommene Fracht und zusätzliche Einrichtungen, wie Bremsgestänge und Kupplungen.

Sowohl bei gummibereiften Fahrzeugen als auch bei Schienenfahrzeugen wird gemäss der Erfindung vorzugsweise ein Federstab mit einem elliptischen Querschnitt verwendet, da ein derartiger Federstab geringere Aufhängungsfrequenzen für vorgegebene Lastbedingungen bei beträchtlich geringeren Gewichten ergibt, als dies bisher bei Verwendung von Federstäben mit kreisförmigem Querschnitt oder bei Verwendung von herkömmlichen, elastomeren Druckfedern möglich war. Dieser Federstab ergibt ferner im wesentlichen konstante Aufhängefrequenzen über vorgegebene Lastbereiche. Bei den meisten praktischen Anwendungsfällen, die bei Achsaufhängungen für gummibereifte Fahrzeuge und Schienenfahrzeuge auftreten, hat ein derartiger Federstab darüberhinaus noch sichtlich unzerbrechliche, nicht bis zum Boden durchgehende (non-bottoming), nicht lineare Federungseigenschaften und führt daher zu einer überaus wirkungsvollen und vielseitigen Lastaufhahme über einen breiten Bereich von Lastbedingungen, die von geringen Lasten zu schweren Lasten oder sogar Stossbelastungen führen. Die schädlichen, vertikalen Beschleunigungen werden daher vermindert oder auf ein beachtliches Minimum gebracht, während selbst unter schlechten Strassen- oder Schienenbedingungen und bei hohen Geschwindigkeiten überlegene Fahreigenschaften erzielt

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werden. Es ist natürlich zu bemerken, dass auch Stabfedern mit einem anderen Querschnitt oder andere Arten von Federn anstelle der Federstäbe mit elliptischem Querschnitt verwendet werden können.

Der veränderliche Reibungsdämpfer gemäss der Erfindung stellt sich während der gesamten Lebensdauer des Verschleisselementes in Abhängigkeit vom Verschleiss selbst ein, ohne dass die Leistungsfähigkeit herabgesetzt wird, wie dies bei hydraulischen Stossdämpfern oder bei herkömmlichen Reibungsstossdämpfern der Fall ist, bei welchen die Wirkung direkt proportional zum Verschleiss der dämpfenden Reibflächen abfällt.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer belasteten Achsaufhängung gemäss der Erfindung für ein Schienenfahrzeug mit einer einzelnen, fest eingebauten Achse,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Achsaufhängung in kaum belastetem Zustand,

Fig. 3 ein Kraftdiagramm mit der Darstellung der Bedingungen der Kraftübertragung bei der in Fig. Λ gezeigten Achsaufhängung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein drehbar gelagertes Fahrgestell, das mit einer Achsaufhängung gemäss Fig. 1 versehen ist,

Fig. 5 einen Querschnittlängs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein zweiachsiges Drehgestell, das mit einer Achsaufhängung gemäss Fig. 1 ver-

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sehen ist,
Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein einachsiges Anhängerdrehgestell für gummibereifte Sattelschlepper mit einer Achsaufhängung gemäss Fig. 1,

Fig. 9 eine Seitenansicht des in Fig. 8 gezeigten Anhängerdrehgestells für Sattelschlepper,

Fig. 1o eine Teildraufsicht auf ein zweiachsiges, gummibereiftes Fahrzeug mit cfer Achsaufhängung gemäss Fig. 1,

Fig. 11 einen Querschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 1o, Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Federstabes mit elliptischem Querschnitt gemäss der Erfindung

Fig. 14 eine Draufsicht auf den in Fig. 13 gezeigten Federstab,

Fig. 15 eine Seitenansicht des in Fig. 13 gezeigten Federstabes,

Fig. 16 eine Stirnansicht des in Fig. 13 gezeigten Federstabes,

Fig. 17 eine graphische Darstellung der Last gegenüber der Verformung des in Fig. 13 gezeigten Federstabes,

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Pig. 18 eine schematische Darstellung der zentrifugalen Lastbedingungen, die bei der Achsaufhängung gemäss den Pig. 1o bis 12 beim Durchfahren einer Kurve auftreten,

Pig. 19 eine schematische Darstellung der Selbstlenkung der in den Pig. 1o - 12 gezeigten Achsaufhängung bei Auftreten der in Pig. 18 gezeigten Lastbed in gun gen,

Pig. 2o eine graphische Darstellung der statischen Prequenz gegenüber der Last von zwei bekannten, zweiachsigen Aufhängungen und der in den Pig. 1o bis 12 gezeigten Achsaufhängung,

Pig. 21 eine graphische Darstellung der Beschleunigung gegenüber der Zeit bei einer bekannten Achsaufhängung und der Achsaufhängung gemäss den Pig. 1o bis 12,

Pig. 22 eine graphische Darstellung der Verschiebung gegenüber der Zeit bei einer bekannten Achsaufhängung und der Achsaufhängung gemäss den Pig. 1o bis 12,

Pig. 23 eine Stirnansicht des in Pig. 4 gezeigten Drehgestells eines Schienenfahrzeuges längs der Linie 23-23 in Pig. 4,

Pig. 24 einen Querschnitt durch das in Pig. 7 gezeigte, zweiachsige Drehgestell eines Schienenfahrzeuges längs der Linie 24-24 in Pig. 7,

Pig. 25 eine Draufsicht auf eine Abwandlungsform des in Pig. 4 gezeigten Drehgestells, wobei zwei derartige Drehgestelle miteinander verbunden sind,

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Fig. 26 einen Querschnitt längs der Linie 26-26 in Fig. 25, Fig. 27 einen Querschnitt längs der Linie 27-27 in Fig. 26,

Fig. 28 eine der Fig. 7 ähnliche Seitenansicht einer Abwandlungsform des in Fig. 7 gezeigten Drehgestells,

Fig. 29 eine der Fig. 11 ähnliche Seitenansicht einer

Abwandlungsform des in Fig. 11 gezeigten gummibereiften Fahrzeugs, und

Fig. 3o eine der Fig. 11 ähnliche Seitenansicht einer

weiteren Abwandlungsform des in Fig. 11 gezeigten, gummibereiften Fahrzeugs.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung besitzt einen Federstab 1o, einen Reibungsdämpfer 12 und eine Betatigungsstrebe 14, die unter dem Federstab liegt und über einen Schwenkzapfen 15 mit dem Reibungsdämpfer verbunden ist. Ein verschwenkbarer Achslenker 16 stützt die Betatigungsstrebe und den Federstab ab. Die Betatigungsstrebe 14 legt gleichzeitig entsprechende Kräfte an den Federstab und den Reibungsdämpfer an und betätigt auf diese Weise gleichzeitig den Federstab und den Reibungsdämpfer. Die an den Federstab und den Reibungsdämpfer angelegten Kräfte werden von einer gemeinsamen Traglastkraft abgeleitet, die vom Achslenker 16 angelegt wird.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Achsaufhängung für ein Schienenfahrzeug mit einer einzelnen, fest eingebauten Achse verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Achslenker 16 an seinem inneren Ende mittels eines Zapfens 18 am Körper 2o des Schienenfahrzeuges angelenkt. Der Zapfen 18 ist in einer Kunststoffbuchse mit geringer Reibung gelagert. Das äussere Ende

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des Achslenkers 16 stützt über einen Lagereinsatz 23 (Fig. 2) und einen darunterliegenden Lagerhalter 25 das eine Ende einer Achse 22 des Schienenfahrzeugs ab. Ein elastomeres Dämpfungskissen 24 (Fig. 1) ist zwischen dem Lagereinsatz 23 und dem Achslenker 16 angeordnet und federt die Stossbelastungen ab, die zwischen dem Lagereinsatz 23 und dem Achslenker 16 übertragen werden. Ein identischer, unabhängig bewegbarer Achslenker, ein dazugehörender Federstab, ein entsprechender Reibungsdämpfer und eine zugehörige Betätigungsstrebe sind am anderen, nicht dargestellten Ende der Achse 22 dem Körper 2o zugeordnet und gewährleisten eine Abstützung der Last.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Betätigungsstrebe 14 hat ein konisches Profil und besitzt obere und untere Berührungsflächen 26 und 28, die in Richtung zum Reibungsdämpfer 12 divergieren, wie dies in 3en Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die obere Berührungsfläche 26 ist der unteren Lasttragfläche des Federstabes zugekehrt und stützt sich bei der Lastübertragung auf dieser ab. Die obere Berührungsfläche 26 bewegt und verschiebt sich xvährend des Belastungsfalles jedoch nicht gegen die untere Lasttragfläche des Federstabes, wie dies im nachstehenden noch beschrieben wird« Die untere Berührungsfläche 28 stützt sich auf einer darunterliegenden, geneigten Stützfläche 3o ab und bewegt sich gegen diese. Die Stützfläche 3o ist am äusseren Ende des Achslenkers 16 ausgebildet. Die obere Berührungsfläche 26 verläuft parallel zu einer oberen Lasttragfläche 32 und ist dieser Lasttragfläche zugekehrt. Die obere Lasttragfläche 32 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Fahrzeugkörper gebildet und stützt sich entsprechend auf der oberen Lasttragfläche des Federstabes 1o ab. Der Federstab 1o wird im Belastungsfall zwischen den beiden Flächen 26 und 32 quer zusammengedrückt, wie dies im nachstehenden noch beschrieben werden wird.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Reibungsdämpfer aus zwei parallelen, gegeneinander bewegbaren Reibflächen 34 und 38. Die Reibfläche 34 wird durch einen herkömmlichen Reibbelag gebildet, der an einem Reibschuh 36 befestigt ist. Der Reibschuh 36 ist mit Hilfe des Schwenkzapfens 15 am verhältnismässig grösseren Ende der Betätigungsstrebe schwenkbar gefestigt, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die Reibfläche 38 wird durch ein Element gebildet, das nach unten vom Fahrzeugkörper vorsteht. Die Reibflächen 34 und 38 sind so gegenüber der Betätigungsstrebe 14 angeordnet, dass sie in unbelastetem Zustand miteinander in Eingriff bleiben (siehe Fig. 2). Wenn die Reibflächen 34 und 38 durch eine Normalkraft zusammengedrückt werden, die von der Betätigungsstrebe während einer Relativbewegung des Achslenkers 16 zum Fahrzeugkörper 2o ausgeübt wird, liefern die Reibflächen 34 und 38 eine veränderliche, dämpfende Reibkraft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reibfläche 38 so gegen die Bewegungsbahn des Achsäenkers 16 geneigt, dass die während der Abwärtsbewegung des Achslenkers hervorgerufene, dämpfende Reibkraft die Reibkraft übersteigt, die bei der Aufwärtsbewegung des Achslenkers entsteht, wie dies im nabhstehenden noch beschrieben werden wird.

Die Betätigungsstrebe 14 legt gleichzeitig senkrechte Kraftkomponenten einer vom Achslenker ausgehenden Kraft an den Federstab und den Reibungsdämpfer an, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird eine Lasttragkraft vom Achslenker 16 über die Flächen 28 und 3o an die Betätigungsstrebe I4 längs eines geneigten Vektors 4o angelegt, der senkrecht auf der Berührungsfläche 28 steht. Die Betätigungsstrebe I4 legt eine erste Kraftkomponente der Achslenkerkraft über die Fläche 26 an den Federstab längs des Vektors 42 an, welcher an der unteren Lastttragflache des Federstabes im wesentlichen nur als Druckkraft erscheint. Die Betätigungsstrebe 14 legt gleichzeitig eine zweite Kraft-

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komponente der Achslenkerkraft über den Schwenkzapfen 15 an den Reibungsdämper 12 längs eines rechtwinklig verlaufenden Vektors 44 an. Die dem Vektor 44 entsprechende Kraft erscheint als Normalkraft zum Zusammendrücken der Reibflächen 34 und 38.

Die Reibflächen 34 und 38 sollten so angeordnet sein, dass der Abstand, über welchen sie zusammen bewegt werden müssen, um eine dämpfende Reibkraft mit gewünschter Grosse zu erzielen, ausreichend klein, vorzugsweise vernachlässigbar ist, so dass die Betätigungsstrebe 14 nicht die Neigung hat, sich seitlich im Hinblick auf den Federstab während des Belastungszustandes in einem Ausmass zu verschieben, welches die statischen Berührungsbedingungen zwischen der Betätigungsstrebe und dem Federstab ändern würde. Wenn das Material verschleisst, welches die Reibflächen 34 oder 38 bildet, nimmt die Betätigungsstrebe natürlich eine Stellung ein, die einen geringeren Abstand zu den Flächen 34und 38 hat. Die Bewegung der Betätigungsstrebe verläuft in diesem Fall <jedoch so allmählich, dass diese Bewegung in den meisten Fällen keinen Einfluss auf die Berührungsbedingungen zwischen dem Federstab und der Betätigungsstrebe hat. Es ist daher von besonderer Bedeutung, dass sich der Reibungsdämpfer während seiner gesamten Lebensdauer entsprechend dem Verschleiss selbst nachstellt.

Um diese Lastbedingungen bei der in Fig„ 1 gezeigten Aufhängung aufrecht zu erhalten, wird dafür gesorgt, dass sich die Fläche 3o während der Bogenbewegung des Achslenkers parallel zur Fläche 28 bewegen oder verschieben kann. Zu diesem Zweck kann eine Schicht 46 aus einem Material mit geringer Reibung zwischen den Flächen 28 und 3o angeordnet werden. Wenn der Achslenker gegenüber dem Fahrzeugkörper 2o verschwenkt wird, ändert sich die Lage der Betätigungsstrebe 14 gegenüber dem Federstab nicht in einer Ebene, die mit der Fläche 26 zusammenfällt. Diese Fläche und die gegenüberliegende, angrenzende untere Lasttragfläche des Federstabes bleiben

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daher an ihrer Grenzfläche in einem gegenseitigen statischen Eingriff.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reibfläche 38 gegen die Bewegungsbahn des Achslenkers derart geneigt, dass die während der Abwärtsbewegung des Achslenkers erzielte, dämpfende Reibkraft die Reibkraft übersteigt, die während der Aufwärtsbewegung des Achslenkers erreicht wird. Die Reibfläche 38 ist in einem Spitzen Winkel gegen die gebogene Bewegungsbahn des Achslenkers geneigt. Die gebogene Bewegungsbahn des Achslenkers ist durch einen Doppelpfeil in Fig. 1 angedeutet. "Wenn sich der Achslenker 16 nach oben aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in die in Fig. 1 gezeigte Stellung bewegt, erscheint die längs des Vektors 44 in Fig. 3 angreifende Kraft als eine Normalkraft mit abnehmender G-rösse, da die Reibfläche 38 von der nach oben geneigten Bewegungsbahn des Achslenkers 16 und der Betätigungsstrebe 14 weggeneigt ist. Wenn sich dagegen der Achslenker nach unten aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewegt, nähert sich die Reibfläche 38 der Bewegungsbahn des Achslenkers und der Betätigungsstrebe, so dass die erzielte Normalkraft in ihrer Grosse zunimmt.

Die Aufhängung gem-äss der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 unter 2 Lastbedingungen gezeigt. Fig. 1 zeigt die Aufhängung bei maximaler Belastung. Fig. 2 zeigt die Aufhängung bei geringer Belastung. Der Federstab wird bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Belastungszuständen um etwa 4o bis 45 bzw. 15 bis 2o io seiner freien Stehhöhe verformt. Die unbelasteten Seitenwände des Federstabes nehmen in beiden Fällen ein im allgemeinen kreisförmiges Profil ein. Unter Stossbelastungen wird der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Federstab etwa um 55 bis 60 $ seiner freien Stehhöhe verformt. Der Federstab kann jedoch auch grössere Verformungen ohne eine Beschädigung aushalten.

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Bei einem Vergleich der Fig. 1 und 2 stellt man fest, dass die Bereiche der betreffenden Lasttragflächen des Federstabes zunehmen, wenn die durch die Last hervorgerufenen Druckkräfte steigen. Diese Zunahme des Bereiches der Lasttragfläche wird erzielt, wenn Teile der Seiten- und Stirnflächen des Federstabes nach unten in eine entsprechende gegenseitige Berührung mit den gegenüberliegenden Flächen 26 und 32 rollen. Der Formfaktor des Federstabes wird daher mit einer progressiv zunehmenden Belastung entsprechend erhöht. Der hier verwendete Ausdruck "Formfaktor" ist das Verhältnis des Bereiches der Lasttragflächen des Federstabes zum Bereich der unbelasteten Flächen, die sich nicht in Abhängigkeit von einer auftretenden Last ausbauchen. Wenn der Formfaktor zunimmt, sind steigende Druckbelastungen erforderlich, um eine vorgegebene Verformung zu erzielen. Dies bedeutet, dass der Federstab steifer ivird oder sein Widerstand gegen ein weiteres Zusammendrücken proportional mit der Zunahme des Formfaktors steigt. Dadurch, dass der Federstab eine Querschnittsform erhält, die einen in Abhängigkeit von der Last veränderlichen Formfaktor ergibt, ist es möglich, einen Federstab zu erzielen, der eine nicht lineare oder in Abhängigkeit von der Last veränderliche Verformungskurve der in Fig. 17 gezeigten Art hat. In Fig. 17 ist eine Last-/Verformungskurve- für ein Ausführungsbeispiel eines Federstabes gezeigt, der eine Hauptachse von 25 cm, eine kleinere Achse von 16,5 cm und eine Länge von 16,5 cm hat. Es ist für die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung, dass ein Federstab mit einem elliptischen Querschnitt eine Verformungskurve dieser Art sowie überaus erwünschte Aufhängefrequenzen und ein verringertes Gewicht ergibt, wie dies im nachstehenden noch beschrieben werden wird.

Die Flächen 26 und 32 verlaufen parallel zueinander und stehen mit den oberen nnd unteren Lasttragflächen der Stabfeder in Berührung. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Flächen 26 und 32 so angeordnet,

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dass der dazwischenliegende Federstab beim Auftreten von entgegengesetzten, von Fahrzeugkörper und Achslenker ausgeübten Vertikalkräften längs der Lagemässig festgelegten Kraftvektoren quer zusammengequetscht oder zusammengedrückt wird, die im wesentlich rechtwinklig zur Längsachse des Fahrzeugkörpers verlaufen und mit der Hauptachse des Federstabes zusammenfallen. Es ist natürlich verständlich, dass die Richtung der angelegten Last nicht axial ist. Dies bedeutet, dass der Federstab nicht belastet ist und daher nicht als endbelasteter Holm dient, und dass der Federstab, der unter der Last nur zusammengedrückt wird, nicht als Scherfeder oder als eine kombinierte Scher-/Druckfeder dient. Die aneinander angrenzenden Flächen sind daher keiner relativen Dreh-, Schiebe-, oder Gleitbewegung beim Anlegen einer Last ausgesetzt, so dass bei dem vorstehend beschriebenen Zusammenquetschen der Stabfeder die Tor^sionskräfte, Scherkräfte oder Kräftepaare, welche den Federstab um seine Längsachse oder parallel hierzu zu verdrehen versuchen,beseitigt oder auf ein Minimum gebracht werden, wobei gleichzeitig die schädlichen Scherbelastungen und der Oberflächenverschleiss des elastomeren Materials, aus welchem der Federstab hergestellt ist, beseitigt sind oder auf ein beachtliches Minimum gebracht werden.

Der Federstab gemäss der Erfindung ist in den Fig. 13 bis 16 näher dargestellt. Der Federstab besteht aus einem festen Körper eines elastomeren Materials, vorzugsweise Naturkautschuk. Die oberen und unteren Lasttragflächen 48 und 5o sind konvex und vorzugsweise um die Längsachse des Körpers gekrümmt. Sie Stirnenden 52 und 54 sind ebenfalls konvex und gehen über gekrümmte Kanten in die oberen und unteren Lasttragflächen sowie in die Seitenflächen des Körpers über, wie dies in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist. Ein einzelner oberer Passtift 56 steht von der oberen Lasttragfläche ab, während zwei untere Passtifte 58 von der unteren Lasttragfläche abstehen. Die Passtifte haben einen geeigneten Umriss, so dass

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sie in entsprechende Ausnehmungen in den Flächen 26 und 32 der Fig. 1 und 2 eingreifen können, um das Einsetzen des Federstabes während des Zusammenbaus zu erleichtern und die Gefahr zu beseitigen oder im wesentlichen auf ein Minimum zu bringen, dass sich der Federstab bei Auftreten einer Drucklast gegenüber den Flächen 26 und 32 verschiebt oder verdreht. Die gekrümmte Gestalt der Lasttragflächen macht es möglich, dass die angrenzenden Seitenwände allmählich unter der Einwirkung der Drucklast nach unten rollen, wodurch die Belastung des elastomeren Materials im Belastungsfall verringert wird, so dass eine verlängerte Lebensdauer erzielt wird. Die abgerundeten Lasttragflächen halten ferner die Stabilität der Stabfeder bei zunehmender Verformung aufrecht und gestatten daher die Verwendung grösserer elliptischer Verhältnisse (grosse/kleine Achse).

Das elliptische Verhältnis und die Länge des in den Fig. 13 bis 16 gezeigten Federstabes hängenvon der gewünschten Aufhängungsfrequenz, dem Bereich der Betriebslast, dem Gewicht und der Lebensdauer ab. Je höher das verwendete, elliptische Verhältnis ist, desto geringer ist die Aufhängungsfrequenz, die für eine vorgegebene Last erzielt wird. Wenn elastomeres Material mit einer grösseren Härte verwendet wird, wird eine höhere Aufhängungsfrequenz erzielt. Die Einwirkungen der Hysterese jedoch sprechen für elastomere Materialien mit einer grössen Härte. Ein aus diesen Materialien bestehender Federstab hat daher die Neigung, sich nach wiederholten Lastwechseln zu erwärmen. Wenn daher elastomere Materialien mit einer grösseren Härte verwendet werden, nimmt die Lebensdauer des Federstabes entsprechend ab. Wenn der Federstab verlängert wird, wird eine höhere Lasttragkapazität erreicht, obgleich die Federfrequenz aufgrund des erhöhten Widerstandes gegen ein Abrollen der unbelasteten Stirnflächen etwas zunimmt.

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Der Federstab hat in den meisten Fällen vorzugsweise ein elliptisches Verhältnis, das unter etwa 2,5 : 1 und vorzugsweise zwischen etwa 1,1 : 1 und 2,2 : 1 liegt. Die Länge des Federstabes sollte mindestens gleich der Länge der kleineren Achse sein. Die Härte des Federstabes sollte zwischen etwa 4o° und 7o International Rubber Hardness Degrees (IRHD) liegen. Es wurden 6 Federstäbe aus einem Naturkautschuk mit der Härte von 5o° mit den nachfolgenden technischen Daten hergestellt:

Elliptisches	Länge in	Frequenz ⁺	Belastung	Gewicht in
Verhältnis	cm	(GPM)	.in kg	S
1.38:1	2o,4	182.83	217o	2398
1.38:1	1o,2	178.71	1112	1171
1.75:1	1o,2	171.69	972	943
2.0 :1	1o,2	170.61	835	794
2.5 :1	1o,2	168.51	763	667
2.0 :1	7,0	170.39	540	511

Bei einer 4o!$igen Verformung.

Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht, bat das elliptische Verhältnis auch einen bedeutenden Einfluss auf das Gewicht des Federstabes. Federstäbe mit einem höheren elliptischen Verhältnis haben ein beträchtlich leichteres Gewicht als Federstäbe mit einem kleineren elliptischen Verhältnis. Wenn sich dagegen das elliptische Verhältnis dem Wert 1:1 nähert, was einem kreisförmigen Querschnitt entspricht, nimmt das Gewicht des Federstabes für eine vorgegebene Frequenz und Lastbedingung beträchtlich zu.

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Die Pig. 4, 5 und 25 zeigen die Achsaufhängung gemäss der Erfindung in Verbindung mit einem Drehgestell für ein Schienenfahrzeug. Die Achsaufhängung gemäss den Pig. 4_? 5 und 23 ist im allgemeinen der Achsaufhängung gemäss den Pig» 1 und 2 ähnlich und weist zwei identische Aufhängungseinheiten 59 auf, von denen Jede einen unabhängig bewegbaren Achslenker, einen Pederstab und einen zugehörigen Reibungsdämpfer aufweist. Jeder Achslenker wirkt zwischen dem Seitenrahmen des Drehgestells und der Achse. Gleiche Teile der in den Pig. 4, 5 und dargestellten Achsaufhängung sind mit gleichen Bezugszeichen und dem zusätzlichen Buchstaben "A" bezeichnet.

Das dargestellte Drehgestell weist zwei in parallelem Abstand angeordnete Seitenrahmen 6o auf, die an ihren betreffenden Enden durch einen Querträger 61 miteinander verbunden sind. Der Querträger 61 hat einen niedergedrückten Mittelabschnitt mit einem im allgemeinen V-förmigen Seitenprofil, wie dies in Pig. 23 gezeigt ist. Das dargestellte Drehgestell stützt einen Wagenschemel 62 ab, der eine Mittelschwelle 63 trägt, die einem geeigneten Wagenkörper zugeordnet ist. Seitenlager 64 sind an dett beiden Seitenrahmen befestigt und bilden eine vertikale Lastabstützung für die Enden des Wagenschemels 62. Eine horizontale Lastabstützung für den Wagenschemel 62 und eine Drehzapfenverbindung für das Drehgestell ist in Porm eines am Wagenschemel befestigten, elastomeren Pederringes 65 und eines Zentrierstiftes 67 vorgesehen, der an diagonal verlaufenden Trägern 69 befestigt ist. Die diagonal verlaufenden Träger 69 übertragen seitliche Kräfte und Bremskräfte vom Querträger 61 zum Zentrierstift 67. Bei einer Verwendung des Drehgestells für einen Gliederzug wird ein Verbindungsstück 71 am Querträger 61 in der Nähe des niedergedrückten oder abgesetzen Mittelabschnitts befestigt. Das Verbindungsstück 7I erstreckt sich zwischen dem dargestellten Drehgestell und einem benachbarten, nicht dargestellten Drehgestell, das zu einem zweiten, nicht dar-

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gestellten Wagen gehört, um ein Verdrehen der Drehgestellrahmen gegeneinander beim Durchfahren einer Kurve zu verhindern. Das Ende 73 der Mittelschwelle 63 weist eine an einem Schwenkzapfen 57 befestigte Zugstange oder Kupplung 55 auf (siehe Fig. 4 und 5)· Die Zugstange 55 wirkt zwischen den benachbarten Enden des dargestellten Wagenkörpers und dem zweiten, nicht dargestellten Wagenkörper , um die Zug- und Druckkräfte zu übertragen. Wenn die beiden Drehgestelle miteinander verbunden sind, verhalten sich die beiden Drehgestelle wie ein selbstlenkendes, zweiachsiges Drehgestell, dessen Selbstlenkeigenschaften im nachstehenden noch beschrieben werden. Ein Seitenlager und ein für den Gebrauch bei dem dargestellten Schienenfahrzeug geeigneter lederring sind in der US-PS 3 961 582 beschrieben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die durch den Federring 65 gebildete Schwenkachse des Drehgestells in Längsrichtung gegen den Schwenkzapfen 57 der Zugstange versetzt. Die Drehgestelle haben daher die Neigung, sich aufgrund der Gelenkwirkung in Längsrichtung gegeneinander zu verschieben, wenn das Schienenfahrzeug eine Kurve durchfährt. In diesem Fall sollte das Verbindungsstück 71 eine derartige Relativbewegung der Drehgestelle gestatten. Das Verbindungsstück 71 kann je nach Bedarf noch zusätzlich eine relative Drehbewegung der Drehgestelle um eine Längsachse gestatten. Beide Möglichkeiten derartiger Relativbewegungen sind in der vorstehend erwähnten US-PS 3 961 582 beschrieben. In anderen Fällen, bei welchen die Schwenkachse der Zugstange vertikal mit der Schwenkachse des Drehgestells ausgerichtet ist, kann das Verbindungsstück 71 in Längsrichtung starr sein, während zusätzlich eine relative Drehbewegung der Drehgestelle gestattet wird, wenn dies erwünscht ist.

Eine Abwandlungsform des in Fig. 4 gezeigten Drehgestells ist in den Fig. 25 bis 27 gezeigt. Bei dieser Abwandlungsform

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sind die gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen und den zusätzlichen Buchstaben "AA" bezeichnet. Das Drehgestell gemäss den Fig. 25 bis 27 ist im allgemeinen dem in Fig. 4 gezeigten Drehgestell mit der Ausnahme ähnlich, dass die Seitenrahmen 6o AA und die Träger 61 AA, 69 AA eine abgeänderte Gestalt haben. Das Drehgestell gemäss den Fig. 25 bis 27 weist zusätzlich eine drehbar befestigte Verriegelungseinrichtung 73 und ein an der Mittelschwelle 63 AA befestiges Element 74 auf, um ein Verschwenken der Drehgestelle eu verhindern,wenn das Verbindungsstück 71 AA gelöst wird. Wie aus Fig. 26 hervorgeht ist die drehbar befestigte Klinke oder Verriegelungseinrichtung 73 so in der Bewegungsbahn eines zum Verbindungsstück 71 AA gehörenden teleskopisch ausfahrbaren Elementes angeordnet, dass die Klinke 73 in einer vom Element 74 entfernten zurückgezogenen Stellung gehalten wird. Eine nicht dargestellte Feder drückt die Klinke 73 in Eingriff mit dem Element 74, wenn das Verbindungsstück 71 AA gelöst, bzw. ausgekuppelt wird.

Die Fig. 6, 7 und 24 zeigen die Achsaufhängung gemäss der Erfindung in Verbindung mit einem zweiachsigen Drehgestell · Die in den Fig. 6, 7 und 24 dargestellte Achsaufhängung ist im allgemeinen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Achsaufhängung ähnlich und besitzt vier Aufhängungseinheiten 66, von denen jede einen unabhängig bewegbaren Achslenker, einen Federstab und einen zugehörigen Reibungsdämpfer aufweist. Jeder Achslenker wirkt zwischen dem betreffenden Seitenrahmen des Drehgestells und der Achse. Die gleichen Teile der Achsaufhängung gemäss den Fig. 6, 7 und 24 sind mit den gleichen Bezugszeichen und dem zusätzlichen Buchstaben "B" bezeichnet.

Das dargestellte, zweiachsige Drehgestell weist zwei in parallelem Abstand angeordnete Seitenrahmen 75 auf, die in der Seitenansicht eine im allgemeinen T-förmige Gestalt haben, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, und im allgemeinen den Seiten-

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rahmen 60 AA des Drehgestells gemäss Fig. 26 ähnlich sind. Die Aussenenden eines jeden Rahmens haben eine verminderte Dicke und stützen sich auf darunterliegenden Federstäben ab. Der dazwischenliegende Abschnitt eines jeden Seitenrahmens hat dagegen eine vergrösserte Dicke. Zwei Achslenker 16 B sind mit Hilfe von zwei benachbarten Schwenkzapfen 18 B am Mittelabschnitt des Seitenrahmens befestigt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Querträger 77 vorgesehen, der einen niedergedrückten oder abgesenkten Mittelabschnitt mit einem im allgemeinen V-förmigen Profil aufweist, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Der Querträger 77 ist mit den Seitenrahmen verschraubt und verbindet die Seitenrahmen in der Nähe ihres Mittelabschnittes. Der Querträger 77 ist in Torsionsrichtung biegsam, so dass die Seitenraiimen 75 relativ um die Längsachse des Querträgers in ihren Vertikalebenen schwingen können. Seitenlager 81 sind an den beiden Seitenrahmen befestigt und bilden eine vertikale Lastabstützung für die Enden eines Wagenschemels 83. Eine horizontale Lastabstützung für den Wagenschemel 83 und eine Schwenkverbindung für das Drehgestell ist in Fopn eines am Querträger 77 befestigten elastomeren Federringes 85 und eines Zentrierstiftes 87 vorgesehen, der am Wagenschemel 83 festgeschraubt ist, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Die Schraubenverbindungen zwischen den Seitenrahmen und dem Querträger 77 sowie zwischen dem Zentrierstift 87 und dem .Wagenschemel 83 weisen vorzugsweise geschmiedete oder selbstsichernde Muttern auf, die einen hohen Widerstand gegen Schwingungen haben. Ein Seitenigger und ein für den Gebrauch beim dargestellten Drehgestell geeigneter Federring sind in der US-PS 3 961 584 beschrieben.

Wie aus Fig. 28 hervorgeht, können die Achslenker des in Fig. 7 gezeigten, zweiachsigen Drehgestells auch mit Hilfe eines gemeinsamen Schwenkzapfens 93 befestigt werden. Bei der in Fig. 28 gezeigten Ausführungsform haben gleiche Teile

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gleiche Bezugszeichen mit den zusätzlichen Buchstaben"BB" . Der Schwenkzapfen 93 kann am Seitenrahmen ?5 BB starr befestigt oder gegen den Seitenrahmen 75 BB verschiebbar angeordnet werden, indem der Schwenkzapfen 93 in einem vertikalen Schlitz im Seitenrahmen J5 BB angeordnet wird. Es wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf den Schlitz 174 Bezug genommen, der im nachfolgenden anhand der Fig. 3o näher beschrieben wird.

In den I¹Xg. 8 und 9 ist eine Achsaufhängung für eine einzelne Achse eines gummibereiften Fahrzeuges beschrieben. Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Achsaufhängung ist im allgemeinen den vorstehend beschriebenen Achsaufhängungen ähnlich, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und dem zusätzlichen Buchstaben "C" versehen sind. Die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Achsaufhängung unterscheidet sich von den vorhergeehenden Achsaufhängungen durch ein eigenes Element 71 d, welches die geneigte Stützfläche 3o G bildet.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug ein Anhängerdrehgestell für Sattelschlepper auf. Das Anhängerdrehgestell besitzt ein Auge oder eine Kupplung 72 für einen herkömmlichen Anhängehaken und zwei divergierende Rahmenelemente 74 d und 76, die in Abschnitten 78, So enden, die in parallelem Abstand angeordnet sind und über der Fahrzeugachse 82 liegen. Ein über der Vorderachse angeordneter Drehring 83 ist an den parallelen Abschnitten 78j So befestigt, wie dies in Fig., 9 gezeigt ist. Die Achse 82 trägt das Element 71 d und ist gegenüber den divergierenden Rahmenelementen 74 d und 76 mit Hilfe eines Parallelogrammgestänges abgestützt. Dieses Gestänge weist zwei in einer gemeinsamen Ebene liegende obere Steuerstangen 84 und 86 auf, die von den Schwenkpunkten an den parallelen Abschnitten 78 und 8o gegen die Schwenkpunkte in der Nähe der Mitte der Achse 82 konvergieren_o Das Gestänge besitzt ferner

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zwei in einer gemeinsamen Ebene liegende untere Steuerstangen 88 und 9o, die in gleicher Weise befestigt sind, jedoch parallel zu den parallelen Abschnitten 78 und So verlaufen und unter diesen Abschnitten liegen, wie dies in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist.

In den Fig. 1o und 11 ist eine Achsaufhängung für ein zweiachsiges, gummibereiftes Fahrzeug gezeigt. Diese Achsaufhängung ist im allgemeinen den in den Fig. 1 bis 9 gezeigten Achsaufhängungen mit der Ausnahme ähnlich, dass der Federstab zwischen gegenüberliegenden, relativ gegeneinander bewegbaren Abschnitten von zwei Achslenkern angeordnet ist, die einen gemeinsamen Schwenkpunkt haben. Zwei Sätze von Achslenkern, von denen nur ein Satz gezeigt ist, stützen die Enden der beiden Achsen 94 und 96. Ein einzelner Federstab bildet das einzige lastaufnehmende Federelement für jeden Achslenkersatz. In den Fig. 1o und 11 ist nur ein einziger Achslenkersatz mit Federstab, Dämpfer und anderen Aufhängungskomponenten gezeigt. Es ist jedoch einleuchtend, dass der andere Achslenkersatz mit seinen zugehörigen Aufhängungskomponenten identisch ist.

Die in den Fig. 1o und 11 dargestellte Achsaufhängung weist einen äusseren ader vorlaufenden Achslenker 98 und einen inneren oder nachlaufenden Achslenker 1oo auf. Diese Achslenker sind zwischen ihren Enden mit Hilfe einer gemeinsamen Mittelbuchse 1o2 gemeinsam schwenkbar gelagert. Die Buchse ist in einem Sattel 1o4 angeordnet, der am Fahrzeugrahmen 1o6 befestigt ist und vom. Fahrzeugrahmen nach unten absteht. Die oberen Abschnitte des Sattels sind mit Hilfe von Tor^sionsstäben 1o8 an den nach oben abstehenden kugelförmigen Haltern 11o befestigt, die den Achsen 94 und 96 zugeordnet sind, wie dies bei derartigen Achsaufhängungen üblich ist. Die äusseren Enden der Achslenker enden in entsprechenden jSummibüchsen 112 und 114, die mit Hilfe von Achshaltern 116

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und 118 an den Achsen befestigt sind.

Die in den Fig« 1o und 11 gezeigte Achsaufhängung weist einen Federstab 12o mit einem elliptischen Querschnitt auf« Der lederstab 12o ist im allgemeinen den vorstehend beschriebenen Federstäben ähnlich» Die obere Lasttragfläche des Federstabes stützt sich auf einer Fläche ab, welche durch einen darüberliegenden Abschnitt 122 des nachlaufenden Achslenkers gebildet wird. Die untere Lasttragfläche des Federstabes stützt sich auf einer gegenüberliegenden Fläche 123 ab, die durch einen beweglichen Dämpferträger 124 gebildet wird. Die untere Fläche des Dämpferträgers ist geneigt und steht in Gleiteingriff mit einer entsprechend geneigten Fläche, die durch den vorlaufenden Achslenker 98 gebildet wird. Die untere Fläche des Dämpferträgers ist gegenüber der geneigten Fläche des vorlaufenden Achslenkers 98 bexveglich, wenn eine Druckkraft auf den Federstab in einer Weise ausgeübt wird, die im allgemeinen der Betätigungsstrebe 14 ähnlich ist und im vorstehenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Das relativ dickere Ende des Dämpferträgers trägt ein Dämpferkissen 126, das aus einem geeigneten Bremsschuhmaterial besteht. Dieses Dämpfungskissen stützt sich auf einer Fläche eines rohrförmigen, offenen Dämpfungselementes 128 ab, das am fernen Ende des Abschnittes 122 des Achslenkers befestigt ist, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Eine Seite des Dämpfungselementes bildet eine im wesentlichen ebene Fläche 13o (siehe Fig. 12), welche dem Dämpfungskissen 126 zugekehrt ist und mit dem Dämpfungskissen in Gleiteingriff steht, wenn sich die Achslenker 98 und 1oo relativ zueinander verschwenken. Die gegenüberliegende Seite des Dämpfungselementes hat im allgemeinen einen V-förmigen Querschnitt (siehe Fig. 1o) und bildet zwei gegenseitig geneigte Flächen 132 und 134, die zwei zusätzlichen Dämpfungskissen 136 und 138 gegenüberliegen, die am Achslenker 1oo befestigt sind, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Der Dämpferträger 124 drückt die Dämpfungskissen 126, 136 und

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in Reibeingriff mit den Flächen 13ο, 132 und 134, wenn die Achslenker 98 und 1oo eine Last anlegen, wie dies bei der Betatigungsstrebe 14· gemäss den Fig. 1 und 2 der Fall war.

Eine Abwandlungsform der in Fig. 11 gezeigten Achsaufhängung ist in Fig. 29 dargestellt. Gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen mit dem zusätzlichen Buchstaben "D". Die in Fig. 11 gezeigte Achsaufhängung weist zwei Achslenker 14o und 142 auf, deren äussere Enden mit Hilfe von Achshaltern 116 D und 118 D mit den Achsen 94 D und 96 D verbunden sind. Die inneren Enden der Achslenker 14o und 142 sind bei 144 und 146 an den Enden eines Ausgleichbaumes I48 schwenkbar befestigt. Dieser Ausgleichbaum ist zwischen den Schwenkpunkten der Achslenker bei I50 am Sattel 1o4 D schwenkbar befestigt. Federstäbe I5I und 152 sitzen auf Betätigungsstreben 154 und 156, die von Achslenkern 14o, 142 abgestützt sind, wie dies bei der in Fig. 1 gezeigten Achsaufhängung der Fall ist. Die Betätigungsstreben 154 und drücken in gleicher Weise Reibschuhe I58 und I60 gegen Reibflächen 162 und 164. Eine im allgemeinen ähnliche Achsaufhängung mit zwei Achslenkern und einem Ausgleichsbaum konnte bei dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Drehgestell verwendet werden.

Eine zweite Abwandlungsform der in Fig. 11 gezeigten Achsaufhängung ist in Fig. 3o dargestellt. Bei der in Fig. 3o gezeigten Ausführungsform tragen die Teile, die den Teilen der Achsaufhängungen gemäss den Fig. 11 oder 29 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen mit den zusätzlichen Buchstaben "DD" . Ein einzelner Achslenker 170 ist an seinem Ende mit Hilfe von Achshaltern 116 DD und 118 DD an den Achsen 94 DD und 96 DD befestigt. Der Achslenker 17o trägt Federstäbe I5I DD und I52 DD. Ein Schwenkzapfen I72 stützt den Achslenker I70 in der Mitte dessen Länge ab. Der Schwenkzapfen 172 sitzt in einem vertikalen Schlitz 174, der im

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Sattel 1o4 DD ausgebildet ist«. Der Achslenker 17o kann daher in vertikaler Richtung längs des Schlitzes 174 gegen den Sattel 1o4 DD zur Lastverteilung im Rahmen 176 gleiten«,

Es wird nun auf die i"ig. 18 und 19 Bezug genommen. Die in den Fig» 4 bis 7 , 1o bis 12 und 23 bis 3o dargestellten Achsaufhängungen besitzen beim Durchfahren einer Kurve eine Selbstlenkeigenschaft, welche auf der unabhängigen Bewegung der Achslenker in Abhängigkeit von den angreifenden Zentrifugalkräften beruht, wie dies im nachstehenden beschrieben werden wird. Die Pig. 18 und 19 zeigen das Selbstlenkverhalten der in den Fig. 1o bis 12 dargestellten zweiachsigen Aufhängung, obgleich die in den Fig. 4 bis 7 und 23 bis 29 gezeigten Achsaufhängungen im allgemeinen in ähnlicher Weise Selbstlenkeigenschaften haben, wenn Kurven durchfahren werden. Die eine einzige Achse aufweisenden Aufhängungen der Fig. 1,2, 8 und 9 haben Selbstlenkeigenschaften, xijenn sie an gegenüberliegenden Enden eines Fahrzeuges angeordnet werden.

V/enn ein gummibereiftes Fahrzeug mit einer in den Fig. 1o bis 12 gezeigten Achsaufhängung eine Kurve in Richtung des in Fig. 19 gezeigtenPfeiles durchfährt, hat die im Schwerpunkt angreifende Zentrifugalkraft die Neigung, den Aufbau des Fahrzeuges nach aussen zu kippen, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist. Die Lasttragkraft, die an den den Aussenrädern zugeordneten Elementen der Achsaufhängung angreift, nimmt daher zu, während gleichzeitig die Lasttragkraft abnimmt, die an den den Innenrädern zugeordneten Elementen der Achsaufhängung angreift. Die Achslenker an der Aussenseite versuchen daher die Aussenenden der Achsen zu spreizen, während gleichzeitig die Achslenker an der Innenseite versuchen , die Innenenden der Achsen zusammenzuziehen, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist. Die Achsen nehmen daher entsprechende Radialstellungen gegenüber der Kurve ein, bis die vorstehend dargelegten zentrifugalen Lastbedingungen beseitigt sind, wenn das

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Fahrzeug wieder seine gerade Fahrtrichtung einnimmt.

Es wird nun auf Fig. 2o Bezug genommen. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung weist eine im wesentlichen konstante Frequenz über einen vorbestimmten Bereich der angelegten Lasten auf. In Fig. 2o sind die Federfrequenzen gezeigt, die unter typischen Lastbedingungen bei einer in den Fig. 1o bis 12 gezeigten, zweiachsigen Aufhängung erzielt werden, obgleich die restlichen Achsaufhängungen ebenfalls in der Lage sind* im allgemeinen ähnliche Frequenzkurven zu liefern. In Fig. sind auch die Frequenzkurven für zwei bekannte, zweiachsige Aufhängungen gezeigt. Aus Fig. 2o geht hervor, dass die Frequenzkurve der Achsaufhängung gemäss der Erfindung eine im wesent lichen konstante Federfrequenz zwischen den angegebenen Lastgrenzen aufweist.

Die Fig. 21 und 22 zeigen weitere, während des Betriebes auftretende Gesichtspunkte der zweiachsigen Aufhängung gemäss den Fig. 1o bis 12. Die Fig. 21 und 22 zeigen in gleicher Weise die Betriebscharakteristika der übigen, vorstehend beschriebenen Achsaufhängungen. Die Fig. 21 und 22 zeigen auch entsprechende Betriebscharakteristika einer bekannten Schwingbalkenr-Aufhängung, die mit Blattfedern versehen ist.

Es wird zunächst auf Fig. 21 Bezug genommen. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung zeigt weniger Reifenstösse (zwei gegen drei) und eine geringere Nachlaufbeschleunigung als die bekannte Achsaufhängung nach einem Schlag durch einen Höcker mit 5 cm Höhe und 15 cm Länge bei einer Geschwindigkeit von etwa 8o km/h. Aus Fig. 22 geht hervor, dass die Achsaufhängung gemäss der Erfindung auch eine geringere Ablenkung und eine raschere Dämpfung als die bekannte Achsaufhängung bei den gleichen Stossbelastungen zeigt.

Die vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungs-909329/0928

beispiele können in verschiedener Weise abgewandelt werden» Beispielsweise kann die in Fig. 11 gezeigte Achsaufhängung für zwei Federstäbe und zwei Reibungsdämpfer ausgelegt werden, indem zwei sich kreuzende Achslenker vorgesehen werden, von denen jeder einen unteren und einen oberen Abschnitt aufweist. Der untere Abschnitt dieser Abwandlungsform könnte die gleiche Gestalt wie der untere Abschnitt des Achslenkers 98 zur Aufnahme eines Federstabes und einer Betätigungsstrebe auf der einen Sexte des Schwenkzapfens haben. Der obere Abschnitt des Achslenkers dieser Abwandlungsform könnte eine ähnliche IOrm wie der Abschnitt 122 zum Befestigen eines Dämpfers und zum Belasten eines Federstabes auf der anderen Seite des Schwenkzapfens haben. Es ist daher einzusehen, dass eine Reihe von Abwandlungsformen möglich ist, ahne vom allgemeinen Erfindungsgedanken abzuweichen.

Die Erfindung schafft also eine Achsaufhängung mit einer schwenkbar gelagerten Achslenkeranordnung zum Abstützen einer Fahrzeugachse und mit mindestens einem Federstab, der einen elliptischen Querschnitt aufweist und von der Achslenkeranordnung in lasttragender Beziehung zum Fahrzeugkörper aufgenommen wird. Die Achsaufhängung gemäss der Erfindung besitzt ferner ein dämpfendes Reibelement und eine dämpfende Reibfläche, die mit dem Fahrzeugkörper in der Nähe der Achslenkeranordnung verbunden ist. Eine konische Betätigungsstrebe ist an der Achslenkeranordnung unter jeder Stabfeder in der Weise angeordnet, dass eine Komponente der von der Achslenkeranordnung' übertragenen Lasttragkraft am Federstab nur in Form einer quer gerichteten Druckkraft angreift, während eine im rechten Winkel verlaufende Komponente der von der Achslenkeranordnung übertragenen Lasttragkraft am Dämpfungselement angreift und das Dämpfungselement gegen die Reibfläche drückt. Die Achsaufhängung eignet sich zur Verwendung in Schienenfahrzeugen und gummibereiften Fahrzeugen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

( il Achsaufhängung für fahrzeuge, gekennzeichnet durch eine schw&rucbar gelagerte Achslenkereinrichtung (16,98,1 üü, 140, 170) zum Abstützen (22,94,96) einer Achse (22,94,96) an einem Fahrzeugkörper (2C); ein Federelement (10,120,151t152), das von der Achslenkereinrichtung in Lasttragbeziehung zum iahrzeugkörper (20) abgestützt ist; eine Einrichtung (34), die mit dem Eahrzeugkürper (20) verbunden ist und eine dämpfende Reibfläche bildet; ein Dämpf element (3^P)₉ das mit der dämpfenden Reibfläche (34) in Eingriff bringbar ist; eine an der Achslenkerelnriehtung befindliche Einrichtung, welche mit dem J?ederelement und dem Cärrpf element in Arbeitsbeziehung steht, um eine von der Achslenkerelnriehtung übertragene Lasttragkraft an das h'ederelement in ;<Orm einer Druckkraft und an das Dämpf element (3^s) in Form ^iner Normalkraft anzulegen, welche das Dämpfelement (3^q) i?eg(*n die Reibfläche (34) drückt.

2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aas t^federelem,:n t (1C,i2l, 151,152) durch einen Federstao gebildet ist, der einen elliptischen Querschnitt aufv/iiii'.t a-r>(\ nur zur A.ufr.'ifrrn? von quer gerichteten Drucirkräf ten

■■^1L-^tlt- *-. -. '■:.;■: 9 /0 92 8

Dautsche Bank München. Kto.-Nr. 82/08050 (BLZ 70070010)

Postscheck München Nr. 163397-802

3. Achsaufhängung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Achslenkereinrichtung befindliche Einrichtung eine Stützeinrichtung (3o) und eine konische Betätigungseinrichtung (14) besitzt, die der Stützeinrichtun-T C';o) funktionsmässig bei der Kraftübertragung zum Dämpfe] ernent und zum Federstab zugeordnet ist, und dass die Betätigungseinrichtung (14) zwei Berührungsflachen (26,23) aufweist, von denen die eine Berührungsfläche (28) der Stützfläche (?o) f^r eine gegenseitige Relativbewegung zugeordnet ist und die andere Berührungsfläche (26) unter ce-r einen Lasttragfläche des Federstabes liegt und mit dieser Lasttra^flache in gegenseitiger statischer Berührung steht.

4. Achsaufhängung nach Anspruch ?, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die zwischen der einen Berührungsfläche (28) und der Stützfleche (3o) angeordnet ist, um eine mit geringer Reibung verbundene Relativbewegung zwischen diesen beiden Flächen während der Bewegung der Achslenkereinrichtung zu ermöglichen.

5. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (34) so gegen die Bewegungsbahn der Achslenkereinrichtung geneigt ist, dass die dämpfende Reibkraft, die bei der Bewegung der Achslenkereinrichtung in der einen Richtung entsteht, die dämpfende Reibkraft übersteigt, die bei der Bewegung der Achslenkereinrichtung in der entgegengesetzen Richtung entsteht.

6. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch ecekennzeicbnet, dass die Achslenkereinrichtung (16,9^-,1oo) einen einzigen Achslenker aufweist, der an einem Ende angelenkt und am anderen Ende mit der Achse verbunden ist, und dass der Achslenker das Federelement in der Nähe seines anderen "ndes traRt.

S Γ-:. C 2 9 / 0 9 2 8

7. Achsaufhängung nach Anspruch G, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die in der Nähe des Schxtfenkpunktes des Achslenkers angeordnet ist, um ein relatives Verschieben des einen indes des Achslenkers Re^en den Fahrzeugkörper zu ermöglichen.

8. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslenkereinrichtung zwei Achslenker (98,loo) aufweist, die zwischen ihren Knden miteinander schwenkbar verbunden sind und mit den entsprechenden Enden von zwei Achsen (94,^c^6) in Verbindung stehen, und dass die Achslenkereinrichtung gegenüberliegende Abschnitte besitzt, zwischen denen mindestens ein Federelement (12o) belastbar ist, um die beiden Achslenker gleichzeitig unabhängig abzufedern.

9. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslenkereinrichtung ein Parallelogrammgest^nge aufweist, das an einem Ende angelenkt und am anderen Ende mit der Achse verbunden ist, und dass das Gestänge in der Kähe seines anderen Endes das Federelement trägt.

10. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslenkereinrichtung eine Achslenkeranordnung aufweist, die an ihrem einen Ende mit entsprechenden Enden zweier Achsen verbunden ist, und dass die Achslenkereinrichtung eine Stützeinrichtung besitzt, die schwenkbar am Fahrzeugkörper zum Abstützen der Anordnung zwischen ihren Enden befestigt ist, und dass die Anordnung zwei Federelemente an Stellen trn'gt, die beiderseits der Stützeinrichtung in Abstand liegen.

11. Achsaufhängung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslenkeranordnung zwei Achslenker aufweist, und die Stützeinrichtung einen Ausgleichbaum (148) besitzt, der an seinen Enden mit den Enden der beiden Achslenker und zwischen seinen Enden mit dem Fahrzeugkörper schwenkbar verbunden ist.

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Dämpfeinrichtung durch vier veränderliche Reibungsdämpfer gebildet ist, die den vier Achslenkern wirkungsmässig zugeordnet sind.

16. Achsaufhängung für ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges, gekennzeichnet durch zwei einachsige Drehgestelleinheiten, von denen jede Einheit eine Aufhängung und einen Rahmen besitzt, der an einem Fahrzeugkörper drehbar befestigt ist; und eine zwischen den Drehgestelleinheiten wirkende Einrichtung, die ein gegenseitiges Verschwenken der Rahmen verhindert, wenn eine Kurve durchfahren wird; wobei ,jede Aufhängung zwei Achslenker aufweist, die am zugeordneten Rahmen schwenkbar befestigt sind und zwei nachgiebige Federelemente vorgesehen sind, die von den beiden Achslenkern abgestützt sind und in Lasttragbeziehung zum zugeordneten Rahmen stehen, um die beiden Achslenker unabhängig abzufedern; und gekennzeichnet durch eine Dämpfeinrichtung zum unabhängigen Dämpfen der beiden Achslenker gegenüber dem zugeordneten Rahmen.

17· Achsaufhängung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung ferner zwei seitliche Lagereinrichtungen mit konstanter Berührung aufweist, die am zugeordneten Rahmen befestigt sind und ein Auflager für eine vertikale Last eines Fahrzeug^aufbaus bilden, unddass ein nachgiebiger Mittelstift am Rahmen befestigt ist, um eine Drehverbindung und ein Stützlager für eine horizontale Last eines Fahrzeug aufbaus zu bilden.

18. Achsaufhängung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Federelement durch einen Federstab gebildet ist, der einen elliptischen Querschnitt aufweist und nur zur Aufnahme von quergerichteten Druckkräften dient und dass die Dämpfeinrichtung aus zwei veränderlichen Reibung;sdämpfern besteht, die mit den beiden Achslenkern in funktionsmässdger

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12. Achsaufhängung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeicht, dass die Achslenkeranordnung ein einziges Baumelement aufist und die Stützeinrichtung eine Einrichtung besitzt, die ;hwenkbar am Fahrzeugkörper befestigt und längs ihrer Länge t dem Baumelement verbunden ist,um ein relatives Verschieben •s Baumelementes gegen den Fahrzeugkörper zu ermöglichen.

13. Achsaufhängung für ein Drehgestell eines Schienenhrzeuges, gekennzeichnet durch zwei Seitenrahmen; zwei ;hsen; vier Achslenker, von denen zwei Achslenker an einem dtenrahmen schwenkbar befestigt sind, um die ersten Enden r beiden Achsen abzustützen, und von denen die beiden anderen hslenker am anderen Seitenrahmen schwenkbar befestigt sind, ι die den ersten Enden gegenüberliegenden zweiten Enden der iden Achsen abzustützen; vier nachgiebige Federelemente, e von den vier Achslenkern in Lasttragbeziehung zu den Seinrahmen abgestützt sind, um die vier Achslenker unabhängig gen die Seitenrahmen abzufedern; und eine Dämpfeinrichtung m unabhängigen Abdämpfen der vier Achslenker gegen die Seinrahmen.

14. Achsaufhängung nach Anspruch 13, gekennzeichnet rch zwei in ständiger Berührung stehende, seitliche Lagernrichtungen, die an den beiden Seitenrahmen zur Aufnahme ner vertikalen Last eines Fahrzeugaufbaus angeordnet sind, nen in Tor^sionsrichtung biegsamen Querträger, welcher die itenrahmen miteinander verbindet, und einen nachgiebigen ttelstift, welcher dem Querträger funktionsmässig zugednet ist, um eine Drehverbindung und eine Abstützung für ne horizontale Last eines Fahrzeugaufbaus zu erzielen.

15· Achsaufhängung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeicht, dass jedes Federelement durch einen Federstab gebildet t, der einen elliptischen Querschnitt aufweist und nur zur fnahme quer gerichteter Druckkräfte dient, und dass die

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Beziehung stehen.

19. Achsaufhängung mit einem veränderlichen Reibungsdämpfer für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die mit einem Fahrzeugkörper verbindbar ist, der eine dämpfende Reibfläche aufweist; ein Dämpfelement, das mit dieser Dämpfflache in Eingriff bringbar ist; und eine Einrichtung, die in eine Lastübertragungsbeziehung zu einer Fahrzeugachse und zum Federelement bringbar ist, um eine zwischen der Achse und dem Fahrzeugkörper übertragene Lasttragkraft an das Dämpfelement in Form einer Kormalkraft anzulegen und das Dämpfelement gegen die Reibfläche zu drücken.

20. Achsaufhängung, gekennzeichnet durch eine die Last tragende Federeinrichtung; eine auf die Kraft ansprechende, dämpfende Reibeinrichtung; und eine Einrichtung, die mit der Federeinrichtung und der dämpfenden Reibeinrichtung in funktionsmässiger Beziehung steht, um eine erste Komponente einer Lasttragkraft an die Federeinrichtung in Form einer Druckkraft anzulegen, während eine zweite Komponente der Lasttragkraft an die dämpfende Reibeinrichtung angelegt wird.

21. Achsaufhängung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Drehgestelleinheit eine Einrichtung aufweist, die auf ein Entkuppeln der ürehgestelleinheiten anspricht, um ein Verdrehen des Rahmens gegen den zugehörigen Fahrzeugkörper zu verhindern, während die Drehgestelleinheiten entkuppelt werden.

Γ:

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