DE3509924A1 - Fahrzeugaufhaengung - Google Patents

Fahrzeugaufhaengung

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DE3509924A1
DE3509924A1 DE19853509924 DE3509924A DE3509924A1 DE 3509924 A1 DE3509924 A1 DE 3509924A1 DE 19853509924 DE19853509924 DE 19853509924 DE 3509924 A DE3509924 A DE 3509924A DE 3509924 A1 DE3509924 A1 DE 3509924A1
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Description

Dunlop Limited
St. James's House
23-24 King Street
London SW1Y 6RA
England
Fahrzeugaufhängung
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugaufhängung oder Fahrzeugfederung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Aufhängung für die Verwendung in einem Schienenfahrzeug um einen Fahrzeugkörper relativ zu den Fahrzeugrädern federnd zu lagern.
Nach einem Vorschlag der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugaufhängung eine pneumatische Feder, welche ein Paar von starren Gliedern aufweist, die von einem toroidförmigen flexiblen Glied aus im wesentlichen gasundurchlässigem Material miteinander verbunden sind; innerhalb der pneumatischen Feder ist eine elastomere Feder vorgesehen, deren eines Ende mit dem ersten der starren Glieder und deren anderes Ende im Abstand von dem anderen der starren Glieder angeordnet ist, wenn die pneumatische Feder unter normalem Arbeitsdruck steht. Die elastomere Feder hat eine im wesentlichen kreisförmige Quer-
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schnittsgestalt in einer Ebene senkrecht zur normalen Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander und die Feder aus Elastomermaterial hat einen fortschreitend zunehmenden Durchmesser über wenigstens einen Teil seiner Länge von einem Ende der Feder zu dem anderen, wodurch sowohl die vertikale Kompressionssteifigkeit als auch die horizontale Scherstreifigkeit der elastomeren Feder progressiv zunimmt, wenn, im Betrieb, die elastomere Feder einer zunehmenden Komressionsbelastung für den Fall ausgesetzt wird, daß die Unterdrucksetzung der pneumatischen Feder ausfällt.
Vorzugsweise ist die pneumatische Feder in einer Reihe mit einer zweiten, äußeren elastomeren Feder angeordnet, wobei ein Ende von ihr mit einem der beiden starren Glieder verbunden ist und wobei ihr anderes Ende zur Verbindung mit einem Fahrzeugkörper oder einer Radanordnung bestimmt ist.
Vorzugsweise folgt der progressiv zunehmende äußere Durchmesser der elastomeren Feder innerhalb der pneumatischen Feder einem konvexen Weg betrachtet in einer Ebene, welche die normale Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander enthält. Der äußere Durchmesser kann fortschreitend über die gesamte Länge der elastomeren Feder zunehmen, aber alternativ ist die äußere Oberfläche des Teils, welcher keinen zunehmenden Durchmesser aufweist, vorzugsweise von einem zunehmend abnehmenden Durchmesser und weiter vorzugsweise von konvexer Gestalt betrachtet in einer Ebene, welche die normale Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander enthält.
Die elastomere Feder innerhalb der pneumatischen Feder ist vorzugsweise von einer Hohlkonstruktion über einen Teil ihrer Länge; vorzugsweise ist die Feder mit ihrem hohlen Teil entfernt von dem Ende der Feder angeordnet, welche mit dem ersten
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der starren Glieder verbunden ist.
Die elastomere Feder innerhalb der pneumatischen Feder und das andere der starren Glieder sind vorzugsweise mit ineinandergreifenden Mitteln zur Lagebestimmung bzw. Lagefestlegung derart ausgestattet, daß bei normalem Einsatz der Fahrzeugaufhängung bei auf normalen Arbeitsdruck aufgeblähten pneumatischen Feder die jeweiligen Lagebestimmungsmittel frei von Berührung zueinander sind, jedoch in dem Fall ineinandergreifen, in welchem die pneumatische Feder wenigstens teilweise druckentlastet ist, so daß eine Relativbewegung zwischen der elastomeren Feder und dem starren Glied in einer Richtung quer zur normalen Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander verhindert ist.
Vorzugsweise ist die elastomere Feder innerhalb der pneumatischen Feder mit Lagebestimmungsmitteln versehen, welche sich über das Ende der Feder erstrecken, welches dem anderen starren Glied am nächsten liegt und welches im Fall einer wenigstens teilweisen Druckentlastung der pneumatischen Feder mit Lagebestimmungsmitteln an dem starren Glied in Eingriff tritt.
Vorzugsweise haben die Lagebestimmungsmittel die Form eines Metallstabes, welcher mit dem Elastomermaterial der Feder verbunden ist und eine Abmessung hat, welche seine Aufnahme in eine kreisförmigen Ausnehmung in dem starren Glied gestattet. Weiter vorzugsweise haben die Lagefestlegungsmittel eine im wesentlichen sich verjüngende Form von einem Durchmesser, welcher in Richtung des Endes der Lagefestlegungsmittel, welches am weitesten entfernt von der elastomeren Feder ist, hin abnimmt. Es ist ferner bevorzugt, daß die Lagefestlegungsmittel zentral an der Endfläche der Feder angebracht sind.
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Die elastomere Feder, welche innerhalb der pneumatischen Feder angeordnet ist, hat vorzugsweise ein starres, beispielsweise aus Metall bestehendes Stirnglied zur Berührung mit dem anderen starren Glied für den Fall des wenigstens teilweise Druckabfalls der pneumatischen Feder. Das Stirnglied kann die Form einer Ringscheibe haben, welche an dem Elastomermaterial befestigt ist.
Diejenige Elastomerfeder, welche außerhalb der pneumatischen Feder angeordnet ist und normalerweise in Reihe mit dieser arbeitet, kann einen Aufbau haben, der im wesentlichen ähnlich einer der Konstruktionen ist, die in Bezug auf die Elastomerfeder innerhalb der pneumatischen Feder beschrieben worden sind, jedoch ohne die zentralen Lagefestlegungsmittel. Vorzugsweise ist jedoch die äußere elastomere Feder von im wesentlichen hohler Konstruktion über wenigstens eine Hälfte ihrer Länge. Eine Stirnplatte kann mit dem Ende der Feder, welches am weitesten von dem einen der starren Glieder entfernt ist, verbunden sein; diese Platte kann mit Anbringungsmitteln zur Erleichterung der Verbindung der Fahrzeugaufhängung an einem Fahrzeugkörper oder einer Radanordnung versehen sein.
Die Fahrzeugaufhängung kann beispielsweise als Sekundäraufhängungseinheit eines Drehgestellschienenwagens derart eingesetzt werden, bei welchem die Radachsen federnd zu dem Dreh oder Fahrgestell durch Primäraufhängungseinheiten angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Fahrzeugaufhängung eignet sich jedoch insbesondere für den Einsatz für die Aufhängung eines Fahrzeuges einer Art, bei welcher die Fahrzeugachsen im wesentlichen unmittelbar an dem Fahrzeugkörper angeordnet sind; die Fahrzeugaufhängung zwischen den Achslagern und dem Fahrzeugkörper dient dann zur Ausführung der kombinierten Funktionen üblicher primärer und sekundärer Aufhängungseinheiten.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Fahrzeugaufhängungseinheit nach der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 2 eine Ansicht der Fahrzeugaufhängungseinheit nach Fig. 1 .
Eine Fahrzeugaufhängungseinheit enthält ein oberes starres Glied 10, ein unteres starres Glied 11 und sich dazwischen erstreckend und in luftdichter Berührung mit diesen ein toroidförmiges Diaphragma 12 aus verstärktem Gummi, welches in Verbindung mit den starren Glieder eine Kammer 13 definiert, in welcher Druckluft über (nicht dargestellte) Ventilmittel eingelassen wird.
Das untere starre Glied 11 hat eine zusammengesetzte Konstruktion aus einem Paar von Metallplatten 14, 15, welche im Abstand "d" voneinander angeordnet sind, welcher geringfügig größer ist als die Dicke der Wulstkante 16 des Diaphragmas, welche an dem Glied 11 befestigt ist.
An der oberen Platte 14 ist eine elastomere Feder 17 befestigt, welche im Querschnitt kreisförmig gesehen in einer Ebene ist, welche parallel zu der Verbindungsfläche der oberen Platte 14 ist. über etwa 2/3 ihrer Länge, gesehen in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Platte 14, ist die Feder 17 im Querschnitt massiv und die äußere Oberfläche 18 von ihr ist von fortschreitend zunehmendem Durchmesser, einem konvexen Weg folgend, betrachtet in einer Richtung weg von der Platte 14. Für den
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restlichen Teil der Länge der Feder 1 7 ist ihr Elastomermaterial von ringförmiger Gestalt im Querschnitt und die zugeordnete äußere Oberfläche 19 hat fortschreitend abnehmenden Durchmesser, einem konvexen Weg folgend, betrachtet in einer Richtung weg von der Platte 14.
Das Ende 20 der Feder 17, welches am weitesten weg von der Platte 14 liegt, trägt eine ringförmige Metallplatte 23, deren äußerer Durchmesser dem Durchmesser des oberen starren Gliedes 10 entspricht.
Die Höhlung 21, welche von dem ringförmig gestalteten Abschnitt des Elastomermaterials bestimmt wird, trägt einen metallischen Lagebestimmungsstift 22, welcher über das Ende der Feder vorragt und sich teilweise in eine Höhlung 24 in dem oberen starren Glied 10 beim Einsatz der Fahrzeugaufhängung erstreckt, wenn die Kammer 13 unter normalem Arbeitsdruck steht.
Die untere Platte 15 des starren Gliedes trägt ein Ende einer elastomeren Feder 25. Am anderen Ende der Feder ist eine ringförmige Metallplatte 26 befestigt, deren Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Verbindungsbereiches ist, so daß eine glatte ringförmige Pufferoberfläche 27 gebildet ist, gegen welche das elastomere Material anliegt, wenn es einer Kompressions- und/oder Scherbeanspruchung unterworfen wird. Vier Stifte 28 erstrecken sich von der Platte 26 zur Erleichterung der Anbringung der Fahrzeugaufhängungseinheit an einem Fahrzeugdrehgestellt oder einem Achslager.
Die Feder 25 außerhalb der Luftfeder hat einen fortschreitend zunehmenden äußeren Durchmesser, einem konvexen Weg folgend, über die Hälfte ihrer Länge, gesehen in Richtung weg von der Platte 15; dann hat sie einen fortschreitend abnehmenden äuße-
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ren Durchmesser, einem konvexen Weg folgend, gesehen in der gleichen Richtung, wenn sie in einem belasteten Zustand veranschaulicht ist. In einem unbelasteten Zustand hat die Feder einen fortschreitend zunehmenden äußeren Durchmesser über ihre gesamte Länge. Diejenige Hälfte der Feder 25, welche von der Platte 15 am weitesten wegliegt, hat eine im wesentlichen hohle Form, wobei das Elastomermaterial eine Höhlung 29 bildet, welche mit Atmosphäre frei in Verbindung steht.
Im normalen Einsatz der zuvor beschriebenen Fahrzeugaufhängungseinheit in einem Schienenfahrzeug ist die obere Platte 10 an einem Fahrzeugkörper oder Chassis und die untere Ringplatte 26 an einem Dreh- oder Fahrgestell oder einem Achslager befestigt in der Weise, daß die Achse 30 der Kompression der Feder vertikal steht, wenn das Fahrzeug auf ebener Erde steht.
Während des normalen Einsatzes arbeiten die Luftfeder und die Elastomerfeder 25 in Reihe, um Kompressions- und Scherbeanspruchungen aufzunehmen.
Die Elastomerfeder 1 7 befindet sich während dieses normalen Einsatzes in unbeanspruchtem Zustand; ihre obere Ringplatte 23 liegt in einer der Positionen, die in ausgezogenen Linien auf der linken und rechten Seite der Fig. 1 veranschaulicht sind, abhängig davon, ob sich das Fahrzeug in unbeladenem oder voll beladenem Zustand befindet.
Für den Fall einer teilweisen oder vollständigen Druckentlastung der Luftkammer 13 berührt die Ringplatte 23 der elastomeren Feder 17 das obere starre Glied in einer kontrollierten mittigen Weise aufgrund der Lagefestlegung durch den Stift 22 in der Höhlung 24. Belastungen, welchen die Fahrzeugaufhängungseinheit ausgesetzt sind, wird somit aufgrund der beiden elasto-
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meren Federn 17, 25, welche in Reihe zueinander arbeiten, Stand geboten. Die obere Ringplatte 23 nimmt dann eine der Positionen 31 ein, wie sie in gestrichelten Linien auf der linken und rechten Seite der Fig. 1 dargestellt sind, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug unbeladen oder voll beladen ist.

Claims (10)

Keil&Sciiaafhausen PATENTANWÄLTE D 15 PG 360 Frankfurt am Main 18.3.1985 Dunlop Limited St. James's House 23-24 King Street London SW1Y 6RA England Fahrzeugaufhängung Ansprüche:
1. Fahrzeugaufhängung mit einer pneumatischen Feder, welche f ein Paar von starren Gliedern (10, 11) aufweist, welche über ein toroidförmiges flexibles Glied (12) aus im wesentlichen gasundurchlässigem Material miteinander verbunden sind, wobei innerhalb der pneumatischen Feder eine elastomere Feder (17) vorgesehen ist, deren eines Ende mit dem ersten (11) der starren Glieder und deren anderes Ende (20) im Abstand von dem anderen (10) der starren Glieder angeordnet ist, wenn die pneumatische Feder auf einen normalen Arbeitsdruck gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Feder (17) im wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt in einer Ebene senkrecht zur Normalrichtung (30) der Bewegung der starren Glieder (10, 11) gegeneinander ist und einen fortschreitend zunehmenden äußeren Durchmesser über wenigstens einen Teil (18) seiner Länge von einem Ende der Feder zu dem anderen hat, wodurch sowohl die vertikale Kompressionssteifigkeit als auch die horizontale Quersteifigkeit der elastomeren Feder fortschreitend
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zunimmt, wenn, im Einsatz, die elastomere Feder einer zunehmenden Kompressionsbeanspruchung für den Fall eines Versagens der Druckbeaufschlagung der pneumatischen Feder ausgesetzt wird.
2. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der elastomeren Feder (17) innerhalb der pneumatischen Feder einem konvexen Weg (18), betrachtet in einer Ebene, welche die normale Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander enthält, folgt.
3. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der elastomeren Feder innerhalb der pneumatischen Feder fortschreitend über die gesamte Länge der elastomeren Feder zunimmt.
4. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der elastomeren Feder (17) innerhalb der pneumatischen Feder fortschreitend über einen Teil (18) der Länge der Feder zunimmt und über einen restlichen Teil (19) der Länge der Feder abnimmt.
5. Fahrzeugaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (19) des Teils des fortschreitend abnehmenden Durchmessers eine konvexe Gestalt, betrachtet in einer Ebene, welche die normale Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander enthält, hat.
6. Fahrzeugaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Feder (17) innerhalb der pneumatischen Feder eine Hohlkonstruktion (21) über einen Teil ihrer Länge darstellt.
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7. Fahrzeugaufhängug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit dem hohlen Teil (21) entfernt von dem Ende der Feder angeordnet ist, welche mit dem ersten (11) der starren Glieder verbunden ist.
8. Fahrzeugaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Feder (17), welche innerhalb der pneumatischen Feder angeordnet ist, ein starres Frontglied (23) zur Berührung mit dem anderen starren Glied (10) für den Fall hat, daß wenigstens ein teilweiser Druckabfall der pneumatischen Feder eintritt.
9. Fahrzeugaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Feder (17) innerhalb der pneumatischen Feder und das andere (10) der starren Glieder der pneumatischen Feder mit ineinandergreifenden Mitteln (22, 24) ausgebildet sind, welche im Falle einer wenigstens teilweisen Druckentlastung bzw. Abflachung der pneumatischen Feder ineinandergreifen, wodurch eine Relativbewegung zwischen der elastomeren Feder und dem starren Glied in einer Richtung quer zu der normalen Richtung der Bewegung der starren Glieder gegeneinander verhindert ist.
10. Fahrzeugaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Feder in Reihe mit einer zweiten elastomeren Feder (25) außerhalb der pneumatischen Feder angeordnet ist, wobei ein Ende derselben mit einem der starren Glieder (10, 11) verbunden und das andere Ende zur Verbindung mit einem Fahrzeugkörper oder einer Radanordnung bestimmt ist.
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