DE1755897A1

DE1755897A1 - Kautschukfederelement fuer Fahrzeugaufhaengung od.dgl.

Info

Publication number: DE1755897A1
Application number: DE19681755897
Authority: DE
Inventors: Hamel Denis Marcel
Original assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Current assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Priority date: 1967-07-05
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1972-01-05
Also published as: LU56377A1; SE339027B; GB1221830A; FR1536401A; NL6809274A; ES355748A1; US3539170A; BE717685A

Description

PNEUMATICS, CAOUTCHOUC MANUFACTURE ET PLASTIQUES KLEBER-

COLOMBES Soc.An., Colombes Frankeich

Kautschukfederelement für Fahrzeugaufhängung od. dgl.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Kautschukfederelementen der Sandwich-Bauart aus Kautschukschichten, die an zwischen ihnen angeordneten Metallplatten festhaften und zwischen zueinander parallelen Endplatten so gehalten sind, daß das Ganze einen elastischen Block mit Schichtaufbau ergibt. Derartige Kautschukfederelemente werden im allgemeinen hauptsächlich auf Kompression beansprucht, wobei sie eine Last oder eine Kraft aufnehmen, die senkrecht zur Ebene der Metallplatten angreift. Gelegentlich sind auch Scherbeanspruchungen möglich, wenn sich die Last in einer Richtung parallel zu den Metallplatten verlagert, wodurch ein Ende des Federelementes rela-

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tiv zu seinem anderen verschoben wird.

Federelemente dieser Bauart können vorteilhaft für Fahrzeugaufhängungen eingesetzt werden und insbesondere für Schienenfahrzeuge. Zusätzlich zu ihrer Federwirkung haben sie nämlich auch noch die Eigenschaft, durch das Rollen der Fahrzeuge verursachten Lärm und Vibrationen zu schlucken. Derartige Federelemente wurden deshalb an Schienenfahrzeugen schon an den verschiedensten Stellen verwendet, insbesondere zwischen Achslagern und Drehgestellchassis, zwischen dem Drehgestellchassis und dem Wagenaufbau oder zwischen dem Drehgestellchassis und dem beweglichen Querträger, der den Wagenaufbau über einen mittigen Zapfen und Federblöcke trägt, die an jedem seitlichen Ende des beweglichen Querträgers angeordnet sind. Bei solchen Aufhängungen müssen die zwischen Drehgestellchassis und Wagenaufbau oder beweglichem Querträger und Wagenaufbau angeordneten seitlichen Federblöcke eine gewisse Vertikalverformbarkeit aufweisen, um das Gewicht des Wagenaufbaus aufnehmen zu können. Zusätzlich müssen sie eine so große Horizontalyerformbarkeit haben, daß durch Scherverformungen horizontale Quer- und Langsverschiebungen des Wagenaufbaus relativ zum Drehgestellchassis möglich werden, die sich in Kurven durch die Drehung des Wagenaufbaus um den Drehgestellzapfen

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oder bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen ergeben. Mit dem für diese seitlichen Federn bekannten Federelementen rein zylindrischer oder parallelepipedischer Form kann man die geforderte Horizontalverformbarkeit nicht immer erreichen. Für die Aufnahme der vertikal komprimierend wirkenden Last ist nämlich ein gewisser Querschnitt des Federelementes und eine bestimmte Vertikalverformbarkeit erforderlich. Sind diese aber vorgegeben, so würde man, um zusätzlich auch die für Scherbewegungen erforderliche Horizontalverformbarkeit zu erhalten, die Höhe des Federelementes so stark zu vergrößern haben, daß dieses unstabil werden würde und in Gefahr wäre, in den Endstellungen seiner Scherverformung zu knicken oder umzubiegen.

Die Erfindung stellt sich deshalb zur Aufgabe, Kautschukfederelementen der beschriebenen Bauart für eine gegebene Kompressionsverformbarkeit eine große Scherbewegungsverformbarkeit zu erteilen, wobei gleichzeitig die Stabilität für die Endstellungen der Scherbewegungsverformung verbessert sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für Kautschukfederelemente der oben beschriebenen Bauart dadurch gelöst, daß die im Sinne einer Scherbewegung parallel zu den Netallplatten genommene Breite des Federelementes von einem Ende des Elementes zu seinem anderen Ende ansteigt. Dadurch erhält das Federelement

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eine verlängerte Grundfläche. Die Dicken der einzelnen Kautschukschichten und die sich in der Horizontalen ergebenden Querschnittflächen sind dabei so gewählt, daß man in den verschiedenen Schichten des Federelementes eine sowohl für Scherbewegungen als auch für Kompressionsbewegungen konstante Verformbarkeit erhält. Vorzugsweise sind die Dicken der zwischen die Zwischen- und die Endmetallplatten eingelegten einzelnen Kautschukschichten ebenso wie ihre parallel zu den Metallplatten genommenen Querschnittsflächen von einem Ende des Federelementes bis zum anderen Ende konstant gehalten, wodurch sich für alle Schichten des Federelementes für Kompressions- und Scherbelastungen gleiche Geschmeidigkeit ergibt.

Das kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß man die einzelnen Kautschukschichten des Fedetelementes mit Durchbrechungen versieht, deren Größe in Richtung auf die vergrößerte Grundfläche des Federelementes zunimmt.

Das Federelement ist vorzugsweise ein einheitlicher Baukörper, der aus Kautschukschichten besteht, die an den End- und Zwischenplatten anhaften. Das erfindungsgemäße Federelement kann; aber auch aus Einzelelementen zusammengesetzt sein, deren Achse relativ zu den Metallplatten geneigt ist, wobei die Einzelelemente durch gemeinsame Endplatten verbunden sind.

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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht des Drehgestells eines Schienenfahrzeugs mit erfindungsgemäßen Federelementen,

Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 und 4 bzw. Fig. 5 und 6 Seitenansichten zweier Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Federelementen in zwei zueinander senkrechten Blickrichtungen, und Fig. 7 einen Aufriß einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Drehgestell, das den Wagenaufbau 1 eines Fahrzeuges über einembeweglichen Querträger 2 trägt, der mit dem Wagenaufbau über einen mittigen Zapfen 3 und zwei seitliche Federelemente 4 verbunden ist, die jeweils an den Enden des Querträgers 2 angeordnet sind. Der Querträger 2 ist selbst an seinen Enden vom Drehgöstellchassis 5 über aus Kautschuk bestehende Federblöcke 6 getragen, die in Form eines V angeordnet sind. Das Drehgestellchassis 5 wiederum stützt sich auf Achslagern 7 über Federelemente 8 aus Kautschuk ab. Der Dreh-

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schemel kann überdies noch in der Zeichnung nicht gezeigte Zugstangen bekannter Bauart aufweisen, die eine Verbindung zwischen den tragenden und aufgehängten Teilen darstellen, mit deren Hilfe Zug- und Bremskräfte übertragen werden können. Am Drehschemel können die Federelemente 4 und/oder 8 erfindungsgemäß ausgebildet sein. Die Federelemente 4 tragen durch Komprimierung die senkrechte Last des Wagenaufbaus 1 und nehmen unter Scherbeanspruchung Quer- und Längsverlagerungen des Vlagenaufbaus 1 relativ zum beweglichen Querträger 2 auf. Die Längsverlagerungen sind dabei insbesondere eine Folge der Zug- und Bremskräfte und der Schwenkbewegungen des Wagenaufbaus relativ sum Querträger beim Durchfahren von Kurven. Ebenso werden die Federelemente 8 beim Aufnehmen der vertikal wirkenden Gewichte des Wagenaufbaus 1 und des Drehschemels komprimiert, während sie bei Längsverschiebungen der Achslager 7 relativ tu* Drehgestellchassis 5 auf Scherung beansprucht sind.

Die seitlich angeordneten Federelemente 4 sind in den Fig. 3 und 4 näher gezeigt. Sie bestehen aus Kautschukschichten 10 gleicher Dicke, die an Zwischenplatten 11 und Kndplatten 12 bzw. 13 aus Metall anhaften, die untereinander alle parallel und senkrecht zur vertikalen Federachse χ - x* angeordnet sind, in deren Bichtung die Last angreift. Der Aufriß von Fig. 3

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zeigt, daß das Federelement eine von der oberen Endplatte 12 bis zur unteren Endplatte 13 ständig zunehmende Breite hat. Die untere Endplatte 13 bildet so eine längere Grundfläche. Auf Fig. 3 erkennt man weiter Ausnehmungen 14, deren Weite ebenfalls in Richtung auf die untere Endplatte 13 zunimmt und die die Kautschukschichten 10 in der Mitte durchbrechen. Die Seitenansicht von Fig. 4 zeigt, daß die Breite des Federelementes zwischen seinen Enden gleich bleibt und daß seine vordere und seine hintere vertikale Seite zueinander parallel sind, so daß das Federelement insgesamt die Form eines Prismas mit zwei Trapezseitenflächen hat. Bei dieser Anordnung haben die Kautschukschichten 10 des Federelementes Querschnittsflächen (geschnitten in zu den Platten parallelen Ebenen, vgl. in Fig. 3 beispielsweise den Schnitt AB), deren Größe über die ganze Federhöhe konstant ist. Da außerdem die Kautschukschichten untereinander gleich dick sind, bietet das Federelement unter Kompression und bei Scherbewegungen über die ganze Federhöhe eine etwa gleichbleibende Geschmeidigkeit. Wegen der verlängerten Basis kann das Federelement überdies eine gute Horizontalverformbarkeit in der Längsrichtung der Pfeile C haben und in den Endstellungen der Scherverformung, von denen in Fig. 3 eine strichpunktiert angegeben ist, eine erhöhte Stabilität aufweisen. Die Erhöhung

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der Stabilität des Federelementes ist eine Folge der Verlängerung seiner Grund-Endplatte 13» während gleichzeitig durch die Ausnehmungen 14 erreicht ist, daß die vertikale und die in Richtung C genommene horizontale Geschmeidigkeit insbesondere in den unteren Lagen des Federelementes nicht verkleinert sind.

Das Federelement 8 von Fig. 1 ist in den Fig. 5 und 6 näher erläutert. Es weist im Großen und Ganzen die Form eines Pyramidenstumpfes mit in Längsrichtung (Fig. 5) vergrößerter und in Querrichtung (Fig. 6) verbreiterter Basis auf. Dadurch ist die Stabilität dieses Federelementes in den Endstellungen seiner Scherverformung erhöht, und zwar sowohl für Scherverformungen in dem Pfeil E entsprechender Längsrichtung als auch für Scherverformungen in dem Pfeil F entsprechender Querrichtung. Weiter hat man für vertikale Kompression und horizontale Scherbeanspruchungen in den Richtungen der Pfeile E und F in den verschiedenen Schichten des Federelementes gleichbleibende Geschmeidigkeitswerte. Das wird dadurch erreicht, daß man im Mittelabschnitt der Kautschukschichten 10 querverlaufende Ausnehmungen 14 vorsieht, deren Weite stärker zunimmt, als die äußere Breite der Kautschukschichten (Fig. 5), so daß die Querschnittsflächen von Schnitten AB bzw. dazu parallelen Schnitten durch die Kautschukschichten in allen Schichten des

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Federelementes etwa konstante Flächenabmessungen haben. Das wird auch dadurch erreicht, daß man den Zwischenplatten einen solchen senkrechten Abstand e voneinander gibt, daß die Kautschukschichten alle die gleiche Dicke haben. Die Figuren zeigen Federelemente, bei denen die Zwischenplatten 11 durch die mittigen Ausnehmungen 14 der Kautschukschichten unterbrochen sind, so daß das Federelement aus zwei zueinander geneigten Einzelelementen besteht, die lediglich an ihren Enden über die Endplatten 12 und 13 verbunden sind. Die Zwischenplatten 11 oder wenigstens ein Teil dieser Platten können auch von einer Seite der Feder zur anderen durchlaufend ausgebildet sein, wie in Fig. 3 gezeigt oder in Fig. 5 bei den Zwischenplatten 11* angedeutet, wodurch man eine bessere Knickfestigkeit der Federelemente erhält. Die Art der Ausbildung ist vor allem in Abhängigkeit vom Wert der last zu wählen, die unter Komprimierung vertikal zu tragen ist.

Von den hier oben erläuterten Ausführungsformen kann in verschiedenen Einzelheiten abgewichen werden. So kann ein Federelement anstatt als einstückiger Federkörper auch aus zwei Federelementen 13 bestehen, deren Achsen relativ zu den Zwischenplatten 11 und den Endplatten 12 geneigt sind, wobei die Federelemente in gewünschter Stellung durch Gegenendplatten 16 und 17 zusammengebaut sind, die beiden Federelementen von Fig. 7 gemeinsam an-

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gehören. Außerdem können bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen die beiden Teile des Federelementes unterschiedliche Neigungen anstelle der symmetrischen Neigungen relativ zur die Achse ζ - χ' enthaltenden Querebene aufweisen, und zwar insbesondere dann, wenn die Scherkräfte in Richtung der Pfeile C bzw. F in den beiden Richtungen nicht gleichgroß sind.

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Claims

JH Patentansprüche :

1. Kautschukfederelement für Fahrzeugaufhängung od. dgl. aus Kautschukschichten, die an aus Metall bestehenden Zwischen- und Endplatten haften, die untereinander parallel sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalt einer besseren Knickfestigkeit in den Endstellen der Scherbewegung die Breite des Federelementes (4,8,15) in Richtung von es mit Scherkräften beaufschlagenden Verlagerungen von einem Ende (12;16) des Federelementes zum anderen (13;17) zunimmt und daß zum gleichzeitigen Erhalten einer unter Kompressions- und Scherbeanspruchung in den verschiedenen Schichten des Federelementes (4,8,15) gleichbleibenden Verformbarkeit entsprechende Werte für die Dicke der Kautschukschichten (10) und die Fläche vom parallel zu den Platten (z.B. 12) gelegten Querschnitten durch diese Schichten (10) festgelegt sind.

2. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der parallel zu den Platten (z.B. 12) durch die Kautschukschichten (10) gelegten Querschnitte von einem Ende des Federelementes (4,8,15) zum anderen konstant sind.

3. Federelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß^die Kautschukschichten (10) Aus- '

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nehmungen (14) eingebracht sind, deren Weite mit der Breite der Kautschukschichten ansteigt.

4. Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (4) etwa die Form eines Prismas mit trapezförmigen und zueinander parallelen Vorder- und Hinterseiten hat (Fig. 3,4).

5. Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (8) etwa die Form eines Pyramidenstumpfes mit in Längs- und Querrichtung verbreiterter Grundfläche (13) hat (Fig. 5,6).

6. Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es einstückig ist und aus Zwischen-

13) platten (11) und Endplatten (12, besteht, die untereinander gleichen Abstand (e) haben und zwischen denen Kautschukschichten (10) mit Ausnehmungen (14) angeordnet sind, die zum Konstanthalten der Querschnittsflächen des Federelementes in den verschiedenen Schichten ebenfalls in gleicher Richtung zunehmende Flächenwerte aufweisen.

7. Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei einzelnen Federelementen (15) zusammengesetzt ist, die jeweils untereinander parallele Zwischen- und Sndplatten und an diesen haftende

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Kautschukschichten (10) aufweisen, und daß die Achsen der einzelnen Federelemente (15) zusammenlaufend aufeinanderzu geneigt sind (Fig. 7).

8. Federelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einzelnen Federelemente (15) über gemeinsame Endplatten (16,17) verbunden sind.

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