DE936173C

DE936173C - Swivel arm to guide one of two mutually movable machine or vehicle parts

Info

Publication number: DE936173C
Application number: DEK22100A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Kugler
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1954-05-04
Filing date: 1954-05-04
Publication date: 1955-12-07

Description

Schwenkarm zum Führen eines von zwei gegeneinander beweglichen Maschinen- oder Fahrzeugteilen Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwenkarm zum Führen eines von zwei gegeneinander beweglichen Maschinen- oder Fahrzeugteilen mit in einer oder zwei Anlenkstellen angeordneten Gummihülsenfedern. Die bekannten Gummihülsenfedern bestehen im wesentlichen aus einer zylindrischen Innenhülse, einer ebenfalls zylindrischen, im Bedarfsfalle auch geschlitzten Außenhülse und einer zwischen Innen-und Außenhülse mit oder ohne Vorspannung eingebauten oder einvulkanisierten Gummihülse. Im unbelasteten Zustand fallen die Längsachsen sämtlicher Hülsen zusammen und bilden die Längsachse der Gummihülsenfeder. Sie werden heute vielfach verwendet, um eine wartungs- und verschleißfreie Lagerung von Schwingarmen, Achslenkern od. dgl. zu gewährleisten, wobei zusätzlich noch der Vorteil einer Stoßdämpfung zwischen den zu verbindenden Maschinen- oder Fahrzeugteilen auftritt. Die Gummihülsenfedern werden dabei grundsätzlich so in die Anlenk- oder Verbindungsstellen eingebaut, daß ihre Achsen senkrecht zur Schwenkebene des Schwenkarmes stehen und die Gummihülse bei einer Schwenkbewegung auf Schub beansprucht wird. Sie sind daher nicht geeignet, bei größeren abgefederten Maschinen- oder Fahrzeugteilen ein nennenswertes Gegendrehmoment auszuüben, weil die Schubbeanspruchung allein eine zu große Nachgiebigkeit ergibt, so daß der Einfluß der Gummihülsenfedern auf die Gesamtfederung sehr klein ist. . Demgegenüber besteht nun die Aufgabe der Erfindung darin, die Schwenkarme der genannten Gattung so zu verbessern, daß der Anteil der Gummifedern an der Gesamtfederung zumindest wesentlich vergrößert wird.Swivel arm for guiding one of two mutually movable machine or vehicle parts The invention relates to a swivel arm for guiding a of two mutually movable machine or vehicle parts with in one or two articulation points arranged rubber sleeve springs. The well-known rubber sleeve springs consist essentially of a cylindrical inner sleeve, a likewise cylindrical, If necessary, also a slotted outer sleeve and one between the inner and outer sleeve with or without pre-tensioning built-in or vulcanized rubber sleeve. Im unencumbered State, the longitudinal axes of all sleeves coincide and form the longitudinal axis the rubber sleeve spring. They are widely used today for maintenance and to ensure wear-free storage of swing arms, axle links or the like, with the additional advantage of shock absorption between the to be connected Machine or vehicle parts occurs. The rubber sleeve springs are basically so built into the articulation or connection points that their axes are perpendicular to the The swiveling plane of the swivel arm and the rubber sleeve during a swivel movement is stressed on thrust. They are therefore not suitable for larger suspension systems Machine or vehicle parts to exert a significant counter-torque because the shear stress alone results in too great a resilience, so that the influence the rubber sleeve springs on the overall suspension is very small. . In contrast The object of the invention is now to provide the swivel arms of the type mentioned to improve so that the proportion of rubber springs in the total suspension at least is increased significantly.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, da ß die Gummihülsenfeder(n) mindestens einer Anlenkstelle zur Schwenkebene des Schwenkarmes axial geneigt eingebaut sind.To solve this problem, it is proposed that the rubber sleeve spring (s) at least one articulation point installed axially inclined to the swivel plane of the swivel arm are.

Durch diese Maßnahmen gelingt es, ohne erhebliche Konstruktionsänderungen der Schwenkarme und ihrer Anlenkstellen die Federungen zwischen zwei Maschinen- oder Fahrzeugteilen wesentlich zu verkleinern und unter Umständen vollständig fortfallen zu lassen. Außerdem lassen sich die Gummihülsenfedern bei Straßen- oder Schienenfahrzeugen mit in Achslenkern geführten Achsen ohne weiteres so anordnen, daß beim Kurvenlauf die Federung der außenlaufenden Räder härter wirkt als die der innenlaufenden Räder, so daß auch eine Steigerung der Kurven- und Wankstabilität der Fahrzeuge eintritt.These measures make it possible without significant design changes the swivel arms and their articulation points the suspension between two machine or vehicle parts to be significantly reduced in size and possibly completely eliminated allow. The rubber sleeve springs can also be used in road or rail vehicles with axles guided in wishbones can easily be arranged in such a way that when cornering the suspension of the external wheels is harder than that of the internal wheels, so that there is also an increase in the cornering and roll stability of the vehicles.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Schwenkarm mit einer Spannrolle in teilweise geschnittener Draufsicht, Abb. 2 eine Achsführung mit zwei Schwenkarmen bzw. Achslenkern in der Draufsicht, Abb. 3 die Achsführung im Querschnitt längs der Linie W in Abb. 2.Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown. Fig. I shows a swivel arm with a tension pulley in part sectional plan view, Fig. 2 an axle guide with two swivel arms or axle links In the top view, Fig. 3, the axle guide in cross section along the line W in Fig. 2.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist die Spannrolle i in üblicher Weise über Wälzlager 2 auf einem fest im freien Ende des Schwenkarmes 3 angeordneten Bolzen q. gelagert. Der Schwenkarm 3 ist an dem die Anlenkstellen für die Lagerung an einem Maschinenteil 5 aufweisenden Ende verbreitert und mit zwei Bohrungen versehen, um die Außenhülsen 6 der beiden zur Lagerung vorgesehenen vorzugsweise vorgespannten Gummihülsenfedern A (Silentblocs) aufnehmen zu können, die in bekannter Weise aus einer zylindrischen Außenhülse 6, einer zylindrischen Innenhülse 7 und einem dazwischenliegenden Gummihohlzylinder 8 bestehen. Die Außenhülsen 6 der Gummihülsenfedern A sind hierbei fest und undrehbar in den Bohrungen der Augen 9 des Schwehkarmes 3 angeordnet, ,während die Innenhülsen 7 ebenfalls fest und undrehbar auf den in gleicher Weise in dem Maschinenteil 5 gelagerten Bolzen =o vorgesehen sind. Die Gunmmihülsenfedern A sowie die Bohrungen der Augen 9 des Schwenkarmes 3 und die Bolzen =o für die Innenhülse 7 sind im unbelasteten Zustand des Schwenkarmes 3 spiegelbildlich zu einer zur Schwenkebene X des Schwenkarmes 3 parallelen Ebene Y geneigt angeordnet, so daß die Längsachsen der Bohrungen für die Außenhülsen 6, Bolzen 7 und Gununihülsenfedern A die Schwenkebene X unter einem spitzen Winkel. schneiden.In the embodiment according to Fig. I, the tensioning roller i is more common Way via roller bearings 2 on a fixed in the free end of the pivot arm 3 arranged Bolt q. stored. The pivot arm 3 is where the articulation points for storage widened at a machine part 5 having end and provided with two bores, around the outer sleeves 6 of the two preferably biased ones provided for storage Rubber sleeve springs A (Silentblocs) to be able to accommodate in a known manner a cylindrical outer sleeve 6, a cylindrical inner sleeve 7 and an intermediate one Hollow rubber cylinder 8 exist. The outer sleeves 6 of the rubber sleeve springs A are here fixed and non-rotatable in the bores of the eyes 9 of the swing arm 3, while the inner sleeves 7 also fixed and non-rotatable on the in the same way in the Machine part 5 mounted bolts = o are provided. The Gunmmihülsenfedern A as well the holes in the eyes 9 of the swivel arm 3 and the bolts = o for the inner sleeve 7 are in the unloaded state of the swivel arm 3 mirror images of a to the swivel plane X of the pivot arm 3 parallel plane Y inclined so that the longitudinal axes the holes for the outer sleeves 6, bolts 7 and Gununi sleeve springs A, the pivot plane X at an acute angle. cut.

Wird nun die Spannrolle i und damit der Schwenkarm 3 in der Schwenkebene X um die etwa durch die Mitten der Gummihülsenfedern A verlaufende Schwenkachse Z verdreht, so tritt allein durch die Schubbeanspruchung der Gummihohlzylinder 8 wie bei der bekannten Anordnung von Gummihülsenfedern nur ein verhältnismäßig geringes rückstellendes Moment auf. Da jedoch gleichzeitig bei dieser Verdrehung infolge der nicht gleichachsigen Anordnung der Gummihülsenfedern A und der Schwenkachse Z die Achse jeder Außenhülse 6 nicht mehr mit der Achse der zugehörigen Innenhülse 7 zusammenfällt, d. h. daß die Außen- und Innenhülse 6 und 7 nicht mehr gleichachsig liegen, wird die Gummihülse B nunmehr auch auf Druck beansprucht. Weil aber der Gummi bei Druckbeanspruchung um ein mehrfaches härter ist als bei Schubbeanspruchung, tritt dadurch eine ganz erhebliche Steigerung des Gegendrehmomentes ein, so daß im Beispielsfalle der Spannrolle i auf jede weitere Federung des Schwenkarmes 3 verzichtet werden kann.If now the tension roller i and thus the swivel arm 3 in the swivel plane X about the pivot axis running approximately through the middle of the rubber sleeve springs A. If Z is twisted, the hollow rubber cylinder 8 occurs solely through the shear stress as with the known arrangement of rubber sleeve springs, only a relatively small one resetting moment on. However, as a result of this rotation at the same time the non-coaxial arrangement of the rubber sleeve springs A and the pivot axis Z the axis of each outer sleeve 6 no longer corresponds to the axis of the associated inner sleeve 7 coincides, d. H. that the outer and inner sleeves 6 and 7 are no longer coaxial are, the rubber sleeve B is now also subjected to pressure. But because the Rubber is several times harder when subjected to compressive stress than when subjected to shear stress, this results in a very considerable increase in the counter torque, so that in the example of the tensioning roller i on every further suspension of the swivel arm 3 can be dispensed with.

Die Größe des rückstellenden Momentes je Grad Verdrehung des Schwenkarmes 3 ist, dimensionslos gesehen, abhängig von der Neigung der Gummihülsenfedern A zur Schwenkebene X und/oder von der Dicke des Gummihohlzylinders B.The size of the restoring moment per degree of rotation of the swivel arm 3 is, viewed dimensionlessly, dependent on the inclination of the rubber sleeve springs A to Swivel plane X and / or the thickness of the hollow rubber cylinder B.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach den Abb. 2 und 3 ist eine quer steife Achsführung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge oder deren Drehgestelle. Hierbei sind für jede Achse zwei Schwenkarme oder Achslenker =z vorgesehen, die an einem Ende symmetrisch zur lotrechten Fahrzeuglängsmittelebene Y auf breiter Basis über Gummihülsenfedern A am Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen 12 angelenkt sind. Das andere Ende ist über beschränkt raumbewegliche Lager, z. B. Pendelrollenlager 13, mit der zugehörigen Achswelle 1¢ verbunden, derart, daß ein Querspiel der Achswelle 14 gegenüber den Achslenkern =i und damit gegenüber dem Fahrzeug-oder Drehgestellrahmen 12 nicht möglich ist. Um eine breite Anlenkbasis zu erzielen, ist jeder Achslenker =i in der Draufsicht etwa dreieckförmig ausgebildet, wobei .an der Spitze des Dreiecks das Pendelrollenlager 13 vorgesehen ist und die Basis des Dreiecks zur Aufnahme einer oder zweier Gummihülsenfedern A dient. Bei Anordnung von zwei Gummihülsenfedern A können diese in ähnlicher Weise wie beim vorhergehenden Beispiel angeordnet werden. Dadurch ist es bereits möglich, einen großen Teil der Achslast über die Gummihülsenfedern A abzufedern, wobei noch der Vorteil auftritt, daß die Federung gemäß der Charakteristik des Gummis progressiv wirkt und eine gute Dämpfung aufweist. Jeder Achslenker =i ist hierbei ohne freie auf die Pendelrollenlager 13 wirkende Kräfte.The second embodiment according to Figs. 2 and 3 is a transverse Rigid axle guides for vehicles, in particular for rail vehicles or their Bogies. Two swivel arms or wishbones = z are provided for each axis, which at one end is symmetrical to the vertical vehicle longitudinal center plane Y on wider Base hinged to the vehicle or bogie frame 12 via rubber sleeve springs A are. The other end is about limited space-movable bearings, z. B. spherical roller bearings 13, connected to the associated axle shaft 1 ¢ in such a way that a transverse play of the axle shaft 14 with respect to the wishbones = i and thus with respect to the vehicle or bogie frame 12 is not possible. In order to achieve a wide articulation base, each is a wishbone = i is roughly triangular in plan view, with .at the tip of the triangle the spherical roller bearing 13 is provided and the base of the triangle for receiving one or two rubber sleeve springs A is used. When arranging two rubber sleeve springs A these can be arranged in a similar way to the previous example. This means that it is already possible to reduce a large part of the axle load via the rubber sleeve springs A cushion, with the advantage that the suspension according to the characteristic of the rubber acts progressively and has good damping. Each wishbone = i is here without free forces acting on the spherical roller bearings 13.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden jedoch die Gummihülsenfedern A jedes Achslenkers =i gleichächsig angeordnet und lediglich die Gummihülsenfedern Ader beiden zu einem Radsatz gehörigen Achslenker =i spiegelbildlich zur lotrechten Fahrzeuglängsmittelebene Y geneigt. Dabei wird von jedem Achslenker =i beim Durchfedern zwar auf sein zugeordnetes Pendelrollenlager 13 infolge des dabei auftretenden Gegendrehmomentes der Gummihülsenfedern A eine Axialkraft B und El ausgeübt, die aber bei beiden Achslenkern =i etwa gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind, so daß in der gesamten Achsführung, da die Pendelrollenlager 13 fest durch die Achswelle 14 verbunden sind, keine freien Kräfte wirken. Zur Entlastung der Pendelrollenlager 13 kann zwischen den beiden Achslenkern ix eine diese Kräfte aufnehmende Querverbindung 15 vorgesehen werden. Die Querverbindung 15 kann dabei im Bedarfsfalle beschränkt raumbeweglich, z. B. ebenfalls über Gummihülsenfedern, an den Achslenkern ii angelenkt werden, so daß sich die einzelnen Achslenker ii beim Durchfedern gegenseitig nicht störend beeinflussen. Die Anordnung der Gummihülsenfedern A der Achslenker ix erfolgt dabei vorteilhaft derart, daß die jeweils von jedem Achslenkern auf die Pendelrollenlager 13 wirkende Kraft B, B1 von der lotrechten Fahrzeuglängsmittelebene V hinweg gerichtet ist, d. h. nach außen wirkt. Dies kannbeispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Gummihülsenfedern A in einer lotrechten, zur Achswelle 1q. parallelen Ebene W liegen und die sich schneidenden Achsen der Gummihülsenfedern A ihren Schnittpunkt C oberhalb der Schwenkachse Z der Achslenker ii haben. Dabei ergibt sich, daß beim Bogenlauf die in Richtung des Kurvenmittelpunktes auf das an der äußeren Schiene anlaufende Rad 16 einwirkenden Führungs- oder Querkräfte Q versuchen, den Radsatz und damit die Achswelle 1q. in Richtung ihrer Achse zu verschieben und somit auch die Achslenker ii in dieser Richtung zu schwenken. Dadurch wird die außenliegende Gummihülsenfeder A, deren Gegendrehmoment im zugehörigen Pendelrollenlager 13 eine der Querkraft Q entgegengesetzt gerichtete Kraft B erzeugt, noch stärker verformt, so daß die Fahrzeugfederung an dieser Stelle härter wird, während bei der Gummihülsenfeder A des innenliegenden Achslenkers ix der umgekehrte Vorgang, d. h. eine geringere Verformung eintritt und die Federung daher weicher wird. Da nun beim Durchfahren eines Bogens infolge des hochliegenden Schwerpunktes des Fahrzeuges das außenlaufende Rad 16 zusätzlich belastet und das innenlaufende Rad entla - tet wird, wirkt sich diese Veränderung der Federkonstanten in einer Erhöhung der Kurven- und Wankstabilität des Fahrzeuges aus. Selbstverständlich läßt sich diese Wirkung auch durch andere räumliche Anordnung der Gummihülsenfedern A erzielen. Notwendig ist jedoch stets, daß die Gummihülsenfedern A zweier einen Radsatz führender Achslenker ii spiegelbildlich zur lotrechten Längsmittelebene V des Fahrzeuges geneigt sind und die Federbewegung in den Gummihülsenfedern A ein Gegendrehmoment hervorruft, das die achswellenseitigen Enden der Achslenker ii von der lotrechten Längsmittelebene T>' wegzudrehen versucht.In a further embodiment of the invention, however, the rubber sleeve springs A of each wishbone = i are arranged on the same axis and only the rubber sleeve springs of the two wishbones belonging to a wheel set = i are inclined in a mirror-inverted manner to the vertical vehicle longitudinal center plane Y. In this case, an axial force B and El is exerted by each wishbone = i when deflecting on its assigned spherical roller bearing 13 due to the counter-torque of the rubber sleeve springs A , but these are approximately the same size and directed in opposite directions for both wishbones = i, so that in the whole Axle guide, since the spherical roller bearings 13 are firmly connected by the axle shaft 14, no free forces act. To relieve the spherical roller bearings 13, a cross connection 15 that absorbs these forces can be provided between the two axle links ix. The cross connection 15 can be limited in space if necessary, z. B. are also articulated via rubber sleeve springs on the wishbones ii, so that the individual wishbones ii do not interfere with each other during deflection. The arrangement of the rubber sleeve springs A of the wishbones ix is advantageously such that the force B, B1 acting from each wishbone on the spherical roller bearings 13 is directed away from the vertical vehicle longitudinal center plane V, ie acts outwards. This can be achieved, for example, in that the rubber sleeve springs A in a perpendicular to the axle shaft 1q. parallel plane W and the intersecting axes of the rubber sleeve springs A have their intersection point C above the pivot axis Z of the wishbone ii. The result is that when the curve is running, the guide or transverse forces Q acting in the direction of the curve center point on the wheel 16 approaching the outer rail try to push the wheel set and thus the axle shaft 1q. to move in the direction of their axis and thus also to pivot the wishbone ii in this direction. As a result, the outer rubber sleeve spring A, whose counter-torque in the associated spherical roller bearing 13 generates a force B opposing the transverse force Q, is deformed even more, so that the vehicle suspension becomes harder at this point, while the reverse process for the rubber sleeve spring A of the inner wishbone ix, ie less deformation occurs and the suspension is therefore softer. Since the outer wheel 16 is additionally loaded and the inner wheel is relieved when driving through an arch due to the high center of gravity of the vehicle, this change in the spring constant increases the cornering and roll stability of the vehicle. Of course, this effect can also be achieved by arranging the rubber sleeve springs A in a different spatial manner. It is always necessary, however, that the rubber sleeve springs A of two axle links ii leading a wheel set are inclined in a mirror-inverted manner to the vertical longitudinal center plane V of the vehicle and the spring movement in the rubber sleeve springs A causes a counter-torque that causes the axle shaft ends of the axle links ii to turn away from the perpendicular longitudinal center plane T>' tries.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Swivel arm for guiding one of two mutually movable machine or vehicle parts with rubber sleeve springs arranged in one or two articulation points, characterized in that the rubber sleeve spring or the rubber sleeve springs (A) are installed at least one articulation point axially inclined to the swivel plane (X) of the swivel arm (3) is or are.

2. Swivel arm according to claim i, with two rubber sleeve springs provided in a pivot point, characterized in that, that the two rubber sleeve springs (A) mirror images of each other and to one for Pivot plane (X) parallel plane (Y) are arranged.

3. Axis guidance by means of two Swivel arms according to claim r, characterized in that the rubber sleeve springs (A) of the two swivel arms (wishbones ii) mirror images of the longitudinal center plane (V) of the vehicle are arranged. q .. Axle guide according to claim 3, characterized in that that the two swivel arms (wishbones ii) are connected to one another by a cross connection (i5) are connected.