DE1139867B

DE1139867B - Rubber suspension for vehicles, especially rail vehicles

Info

Publication number: DE1139867B
Application number: DEV12759A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Julius Ulsamer
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1957-07-12
Filing date: 1957-07-12
Publication date: 1962-11-22

Description

Gummifederung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Gummifederung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge.Rubber suspension for vehicles, especially rail vehicles The invention relates to a rubber suspension for vehicles, in particular for rail vehicles.

Gummifedern, bestehend aus einer Anzahl von übereinanderliegenden Gummifederblöcken in Form von zylindrischen Scheiben oder von Hohlzylindern, die meistens an beiden Stirnseiten mit metallischen Stirnplatten versehen sind, sind für Fahrzeugabfederungen sehr beliebt, weil Gummi als Werkstoff der Federn eine so hohe Eigendämpfung aufweist, daß bei geeigneter Bemessung in vielen Fällen keine zusätzlichen Stoßdämpfer mehr erforderlich sind. Der Wegfall der Stoßdämpfer bringt eine sehr erwünschte Raumeinsparung mit sich. Auch wird durch den Wegfall der Reibungs- oder hydraulischen Dämpfer, die einem verhältnismäßig starken Verschleiß unterliegen und in jeder Beziehung empfindlich sind, die Betriebssicherheit des gesamten Fahrzeuges beträchtlich erhöht. Außerdem arbeiten Gummifedern praktisch wartungs- und verschleißlos.Rubber springs, consisting of a number of superimposed Rubber spring blocks in the form of cylindrical discs or hollow cylinders that are usually provided with metallic face plates on both faces very popular for vehicle suspension, because rubber is a material for springs has so high intrinsic attenuation that in many cases, if dimensioned appropriately, none additional shock absorbers are required. The elimination of the shock absorber brings a very desirable space saving with it. The elimination of the friction or hydraulic dampers that are subject to relatively heavy wear and are sensitive in every respect, the operational safety of the entire vehicle increased considerably. In addition, rubber springs are practically maintenance-free and wear-free.

Die bekannten Gummifedern haben aber, insbesondere bei der bei Schienenfahrzeugen auftretenden hohen Belastung, den Nachteil, daß sie bezüglich der Wahl der Federkonstante, mit anderen Worten also der Federweichheit, starken Beschränkungen unterliegen. Man kann die Federn nicht so weich machen, wie es bei vielen, hauptsächlich der Personenbeförderung dienenden Fahrzeugen, erwünscht wäre. Die Federkonstante hängt bei einer gegebenen Belastung und damit festliegenden Querschnittsfläche der Federblöcke im wesentlichen von der Härte des Gummis und besonders von dem Formfaktor, also dem Verhältnis der Höhe der Gesamtfeder zu ihrem Durchmesser ab.The known rubber springs have, however, especially in the case of rail vehicles occurring high load, the disadvantage that with regard to the choice of the spring constant, in other words, the softness of the feather, are subject to severe restrictions. You can't make the feathers as soft as many, mainly the one Vehicles used for passenger transport would be desirable. The spring constant hangs at a given load and thus fixed cross-sectional area of the spring blocks essentially on the hardness of the rubber and especially on the form factor, so the ratio of the height of the overall spring to its diameter.

Zur Vermeidung eines seitlichen Ausknickens mußte man bei den bisher bekannten Gummifedern Gummi von mehr als 50 Shore Härte und mit verhältnismäßig kleinem Verhältnis der Höhe zum Durchmesser, etwa 1:1 bis maximal 1:1,5, verwenden, wodurch sich eine maximale Zusammendrückbarkeit der Feder bei Höchstlast von wesentlich weniger als 20 °/o der Federhöhe im unbelasteten Zustand und damit eine für viele Zwecke zu harte Federung ergibt. Der Werkstoff der Federn wird dementsprechend schlecht ausgenutzt, und die Federn werden außerdem verhältnismäßig groß.In order to avoid a lateral kinking one had to do with the hitherto well-known rubber springs rubber of more than 50 Shore hardness and with relatively use a small ratio of height to diameter, about 1: 1 to a maximum of 1: 1.5, whereby a maximum compressibility of the spring at maximum load of substantial less than 20% of the spring height in the unloaded state and thus one for many Purposes too hard suspension results. The material of the springs is accordingly bad exploited, and the springs are also relatively large.

Andererseits ist es auch bekannt, die einzelnen Gummifederblöcke in Höhe ihrer Stirnflächen auf einem Spannbolzen zu führen, der durch die Hohlräume sämtlicher Federblöcke hindurchgeführt und an den beiden Auflageflächen der Feder zentriert ist. Zwischen den Führungsstellen und dem Spannbolzen ist ein radialer Abstand vorgesehen. Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art sind die aneinander anliegenden metallischen Stirnplatten benachbarter Gummifederblöcke entweder durch Nieten oder durch Punktverschweißungen fest miteinander verbunden. Dies hat den großen Nachteil, daß bei Beschädigung oder Zerstörung nur eines Federblokkes ein leichter Austausch desselben nicht möglich ist. Auch erfordert die Vernietung oder Verschweißung einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Herstellung der Gummifeder, wodurch die Fertigung verteuert wird. Ein Austausch der Stirnplatten, die mit ihren inneren Flanschen auf der mittigen Führungsstange gleiten und an dieser Stelle einem beträchtlichen Verschleiß unterworfen sind, ist überhaupt nicht möglich, weil diese Stirnplatten mit den Gummiblöcken fest und unlösbar verbunden sind.On the other hand, it is also known to use the individual rubber spring blocks in To guide the height of their end faces on a clamping bolt that passes through the cavities all spring blocks passed through and on the two bearing surfaces of the spring is centered. There is a radial one between the guide points and the clamping bolt Distance provided. In a known construction of this type, they are against one another adjacent metallic end plates of adjacent rubber spring blocks either through Rivets or spot welds firmly connected to one another. This has the big disadvantage that if only one spring block is damaged or destroyed easy exchange of the same is not possible. Also requires riveting or Welding an additional work step in the manufacture of the rubber spring, making the production more expensive. An exchange of the face plates that came with their inner flanges slide on the central guide rod and at this point one are subject to considerable wear and tear is not possible at all because of this End plates are firmly and permanently connected to the rubber blocks.

Bei einer weiteren bekannten Konstruktion sind die einzelnen Federblöcke ohne irgendeine gegenseitige Zentrierung oder Verbindung auf den Führungsbolzen aufgeschoben. Dies hat den Nachteil, daß die einzelnen Federblöcke zwecks Erzielung der unbedingt erforderlichen gegenseitigen Zentrierung mit engem Sitz auf dem Führungsbolzen geführt werden müssen. Auch bei dieser bekannten Feder muß bei übermäßigem Verschleiß der Führungsflächen an den Stirnplatten der einzelnen Federblöcke die ganze Feder einschließlich des Gummiteils ausgewechselt werden.In another known construction, the individual spring blocks are without any mutual centering or connection on the guide pins postponed. This has the disadvantage that the individual spring blocks to achieve the absolutely necessary mutual centering with a tight fit on the guide pin need to be guided. Even with this known spring, excessive wear the guide surfaces on the end plates of the individual spring blocks the whole spring including the rubber part.

Bei einer dritten bekannten Konstruktion erfolgt die Führung der einzelnen Gummifederblöcke durch je eine einzige, zwischen zwei benachbarte Gummi- Blöcke eingeschaltete Metallscheibe. Die Gummiblöcke müssen mit diesen Zwischenscheiben entweder fest verbunden sein, beispielsweise durch Vulkanisieren, um zu verhindern, daß zwischen den Blöcken und den Scheiben Relativbewegungen und damit ein Gummiabrieb auftreten, was den Nachteil hat, daß eine einstückige, nicht mehr bequem zerlegbare Gummifeder entsteht; oder es müssen die Federblöcke durch innere Metalleinlagen so verstärkt werden, daß sie an ihren Auflagestellen nicht nach außen ausweichen können. Bei einer bekannten Ausführungsform ist der letztgenannte Weg beschritten,- wobei die Einlagen die Form eines schraubenartig gewickelten Metallstreifens haben. Derartige Einlagen verteuern nicht nur die Herstellung der Gummifeder beträchtlich, sondern bringen auch eine unerwünschte Erhöhung der Federkonstante mit sich.In a third known construction, the individual is guided Rubber spring blocks by a single one between two adjacent rubber blocks switched on metal disc. The rubber blocks must come with these spacers either be firmly connected, for example by vulcanizing, to prevent that between the blocks and the discs relative movements and thus a rubber abrasion occur, which has the disadvantage that a one-piece, no longer easily dismantled Rubber spring arises; or the spring blocks have to be replaced by inner metal inserts are reinforced so that they do not move outwards at their contact points can. In a known embodiment, the last-mentioned way is taken, wherein the inserts are in the form of a helically wound metal strip. Such inserts not only make the production of the rubber spring considerably more expensive, but also bring with it an undesirable increase in the spring constant.

Bei allen bekannten Konstruktionen mit auf einem Spannbolzen geführten- Gummifederblöcken ist die Verwendung normaler; serienmäßig hergestellter und somit erprobter und preiswerter Gummi-Metallblöcke unmöglich.In all known constructions with Rubber spring blocks is the use of normal; serially produced and thus Tried and tested and inexpensive rubber-metal blocks impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gummifederung für Fahrzeuge mit auf einem Spannbolzen geführten Federblöcken zu schaffen, die keinerlei Beschränkungen bezüglich der Federkonstante unterliegt, so daß unabhängig von der Größe der Belastung Federn mit beliebig weicher Charakteristik geschaffen werden können. Außerdem soll die erfindungsgemäße Gummifederung aus normalen Serienfederblöcken in einfachster Weise zusammengesetzt werden können.The invention is based on the object of a rubber suspension for vehicles to create with spring blocks guided on a tensioning bolt that have no restrictions whatsoever with respect to the spring constant, so that regardless of the size of the load Springs with arbitrarily soft characteristics can be created. Also should the rubber suspension according to the invention from normal series spring blocks in the simplest possible way Way can be put together.

Zu diesem Zweck -wird gemäß der Erfindung die eine Stirnplatte jedes Federblockes eben ausgebildet und die andere an ihrem Außenrand vom zugehörigen Federblock weg umgebördelt, wobei zwischen den einander zugekehrten Stirnplatten jeweils zwei benachbarter Federblöcke, deren eine mit ihrem Umbördelungsrand die andere umschließt, eine am Spannbolzen mit Spiel anliegende Führungsscheibe vorgesehen ist. Ferner kann hierbei an dem über die Innenwand des Federblockes hinausragenden Innenrand der Führungsscheibe ein auf dem Spannbolzen geführter Gleitring aus reibungsarmem, selbstschmierendem Werkstoff befestigt werden.For this purpose, according to the invention, one end plate is each Spring block formed flat and the other on its outer edge from the associated Spring block flanged away, with between the facing end plates two adjacent spring blocks, one of which with its beaded edge the enclosing others, a guide washer resting on the clamping bolt with play is provided is. Furthermore, this can be done on the protruding beyond the inner wall of the spring block Inner edge of the guide disc a sliding ring made of low-friction, be attached to self-lubricating material.

Die erfindungsgemäße Federkonstruktion verhindert mit Sicherheit ein Ausknicken der Gummifeder. Sie gestattet es, bei Federungen mit einem Verhältnis der Gesamthöhe der Feder zum Durchmesser jedes Federblockes im unbelasteten Zustand von mindestens 2:1 in weiterer Ausbildung der Erfindung die Anordnung so zu treffen, daß die maximale Zusammendrückung mindestens 20 % der Federhöhe im unbelasteten Zustand beträgt. Auch kann Gummi verwendet werden, dessen Härte weniger als 50 Shore beträgt, so daß man zu einer beliebig weichen Feder gelangen kann.The spring construction according to the invention reliably prevents the rubber spring from buckling. In a further embodiment of the invention, it allows the arrangement of springs with a ratio of the total height of the spring to the diameter of each spring block in the unloaded state of at least 2: 1 so that the maximum compression is at least 20 % of the spring height in the unloaded state. Rubber can also be used, the hardness of which is less than 50 Shore, so that any soft spring can be obtained.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion müssen die Federblöcke bzw. die Gesamtfeder nicht mehr mit Rücksicht auf die auftretende Knickbeanspruchung, sondern nur noch auf die zulässige Druckbeanspruchung ausgelegt werden. Abgesehen davon, daß man in der Wahl der Federweichheit völlig frei ist, fallen hierdurch die Federn kleiner aus und sind somit leichter unterzubringen. Hierdurch können Gummifedern auch in solchen Fällen Verwendung finden, in denen dies bisher wegen der Größe des erforderlichen Unterbringungsraumes nicht möglich war. Durch die Erfindung vereinfacht und verbilligt sich die Herstellung der Gummifeder beträchtlich und gestattet in sehr einfacher Weise einen Austausch einzelner Federblöcke sowie einen Austausch der die Gleitringe, die einem gewissen Verschleiß unterworfen sind, tragenden Scheiben. Die Tatsache, daß die einzelnen Federblöcke in axialer Richtung nicht miteinander verbunden sind, erleichtert den Ein- und Ausbau der Federung, weil die einzelnen Federblöcke einzeln oder in Gruppen eingebaut werden können, während bekannte Gummifedern zum Teil nur als Ganzes ein- und ausgebaut werden können. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung den Zusammenbau verschieden langer Federn durch einfaches Aufeinanderlegen einer bestimmten Anzahl von Federblöcken, während die bekannten Federn infolge der erforderlichen festen Verbindung der einzelnen Federblöcke mit einer bestimmten Länge vorgefertigt werden müssen, so daß eine wesentlich größere Lagerhaltung erforderlich ist. Die Gleitringe können bei der erfindungsgemäßen Konstruktion, wie an sich bekannt, auf dem Spannbolzen mit einem gewissen Spiel gelagert werden, wodurch der an der Führung auftretende Verschleiß beträchtlich verringert wird. Die Gummifederung kann ferner aus serienmäßig hergestellten, üblichen Gummi-Metall-Blöcken zusammengesetzt werden.In the construction according to the invention, the spring blocks or the overall spring no longer with consideration of the occurring buckling stress, but only have to be designed for the permissible compressive stress. Apart from that the fact that one is completely free in the choice of the softness of the feather falls through this the springs are smaller and therefore easier to accommodate. This allows Rubber springs are also used in cases where this was previously due to the size of the required accommodation space was not possible. Through the invention the production of the rubber spring is considerably simplified and cheaper allows a very simple exchange of individual spring blocks as well as one Replacement of the sliding rings that are subject to a certain amount of wear and tear Discs. The fact that the individual spring blocks in the axial direction are not are connected to each other, facilitates the installation and removal of the suspension, because the individual spring blocks can be installed individually or in groups, while known Rubber springs can sometimes only be installed and removed as a whole. Also allows the inventive design by assembling springs of different lengths simply placing a certain number of spring blocks on top of one another, while the known springs due to the required fixed connection of the individual spring blocks must be prefabricated with a certain length, so that a much larger one Warehousing is required. The sliding rings can in the construction according to the invention, as known per se, are stored on the clamping bolt with a certain amount of play, whereby the wear occurring on the guide is considerably reduced. The rubber suspension can also consist of standard rubber-metal blocks produced in series be put together.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.Further features of the invention emerge from the description of the Embodiment shown in the drawings.

Abb. 1 zeigt in der Seitenansicht ein mit Gummifedern gemäß der Erfindung ausgestattetes Drehgestell für Schienenfahrzeuge; Abb. 2 zeigt im Schnitt nach der Linie .A-B in Abb. 1 die konstruktiven Einzelheiten der erfindungsgemäßen Federung.Fig. 1 shows a side view with rubber springs according to the invention equipped bogie for rail vehicles; Fig. 2 shows in section after the Line .A-B in Fig. 1 the structural details of the suspension according to the invention.

Der in Abb. 1 nicht dargestellte Wagenkasten des Schienenfahrzeugs stützt sich über die Drehpfanne 1 auf dem Wiegenträger 2 ab. Der Wiegenträger 2 ruht über je zwei Gummifedern 3 auf jeder Fahrzeugseite auf zwei Wiegenfedertrögen 4, die über Schaken 5 und Pendel 6 an den Längsträgern 7 des Drehgestellrahmens aufgehängt sind. Die Längsträger 7 stützen sich über Gummifedern 8 auf den Achslagergehäusen 9 der Radsätze 10 ab. Die Führung des Wiegenträgers 2 in Längs- und Querrichtung gegenüber dem Drehgestellrahmen erfolgt durch je einen elastisch angelenkten Lenker 11 auf jeder Fahrzeugseite. Die Führung der Radsätze 10 gegenüber dem Drehgestellrahmen erfolgt durch Achslenker 12 und 13 in Form von flachliegenden Federblättern.The car body of the rail vehicle, not shown in Fig. 1 is supported on the cradle carrier 2 via the rotating pan 1. The cradle carrier 2 rests over two rubber springs 3 on each side of the vehicle on two cradle spring troughs 4, the hooks 5 and 6 pendulum on the side members 7 of the bogie frame are hung. The side members 7 are supported by rubber springs 8 on the axle box 9 of the wheel sets 10. The guidance of the cradle carrier 2 in the longitudinal and transverse directions compared to the bogie frame is carried out by an elastically hinged link 11 on each side of the vehicle. The leadership of the wheel sets 10 relative to the bogie frame takes place by means of wishbones 12 and 13 in the form of flat spring leaves.

Gemäß Abb. 2 bestehen die Wiegenfedern 3 des in Abb. 1 dargestellten Drehgestells aus einer Reihe von übereinanderliegenden, hohlzylindrischen Gummifederblöcken 14, die an beiden Stirnseiten mit metallischen Stirnplatten 15 bzw. 16 versehen sind. Die eine Stirnplatte 15 jedes Federblockes 14 ist eben ausgebildet, während die andere Stirnplatte 16 an ihrem Außenrand vom Federblock 14 weg umgebördelt ist. Der Bördelrand ist mit 17 bezeichnet; er umschließt außen die Stirnplatte 15 des benachbarten Feder-Blockes 14.According to Fig. 2, the cradle springs 3 of the bogie shown in Fig. 1 consist of a number of superposed, hollow cylindrical rubber spring blocks 14, which are provided with metallic end plates 15 and 16 on both ends. One end plate 15 of each spring block 14 is flat, while the outer edge of the other end plate 16 is flanged away from the spring block 14. The bead is denoted by 17; it encloses the face plate 15 of the adjacent spring block 14 on the outside.

Zwischen den einander zugekehrten Stirnplatten 15 und 16 jeweils zweier benachbarter Federblöcke 14 ist eine ebene Führungsscheibe 18 vorgesehen, an deren über die Innenwand 19 des Federblockes 14 herausstehenden Innenrand 20 ein Gleitring 21 befestigt ist. Diese Gleitringe 21, die aus einem reibungsarmen, vorzugsweise selbstschmierenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, hergestellt sind, gleiten auf einem Spannbolzen 22, der in dem Wiegenträger 2 und in dem Wiegenfedertrog 4 durch Dicht- und Lagerringe 23 bzw. 24 axial verschiebbar geführt, in radialer Richtung jedoch zentriert ist. Der Spannbolzen 22 dient außer zur Führung der Federblöcke 14 auch zur Montage der gesamten Gummifeder. Die am oberen Ende des Spannbolzens 22 vorgesehene Mutter 25 ruht auf einer Hohlringdichtung 26, die ein Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen in den Innenraum der Feder und zu den Gleitstellen des Dichtungs- und Lagerringes 23 sowie der Gleitringe 21 verhindert.Between the facing end plates 15 and 16 of two adjacent spring blocks 14, a flat guide disk 18 is provided, on the inner edge 20 of which protrudes beyond the inner wall 19 of the spring block 14 a sliding ring 21 is attached. These sliding rings 21, which are made of a low-friction, preferably self-lubricating material, for example a plastic, slide on a clamping bolt 22, which is guided axially displaceably in the cradle carrier 2 and in the cradle spring trough 4 by sealing and bearing rings 23 and 24, respectively radial direction, however, is centered. In addition to guiding the spring blocks 14 , the clamping bolt 22 is also used to assemble the entire rubber spring. The nut 25 provided at the upper end of the clamping bolt 22 rests on a hollow ring seal 26, which prevents moisture and contaminants from penetrating into the interior of the spring and to the sliding points of the sealing and bearing ring 23 and the sliding rings 21.

Die Führung der Federblöcke 14 an dem Spannbolzen 22 erfolgt über die Gleitringe 21 und die ebenen Führungsscheiben 18. Diese befinden sich mit ihrem Außenrand innerhalb des Bördelrandes 17 der Stirnplatten 16. Hierdurch sowie durch die unter der auftretenden Druckbelastung erzeugte Reibung zwischen den Stirnplatten 15 und 16 einerseits und den Führungsscheiben 18 anderseits werden sämtliche Federblöcke 14 jeweils an ihren Stirnflächen auf dem Spannbolzen 22 geführt, während sie zwischen diesen Führungsstellen einen gewissen radialen Abstand gegenüber dem Spannbolzen 22 aufweisen, der eine Einwärtsverformung der Federblöcke 14 unter Wirkung der Druckbeanspruchung ermöglicht.The spring blocks 14 are guided on the clamping bolt 22 via the sliding rings 21 and the flat guide disks 18. These are located with their outer edge within the flanged edge 17 of the end plates 16 on the one hand and the guide washers 18 on the other hand, all spring blocks 14 are each guided at their end faces on the clamping bolt 22 , while between these guide points they have a certain radial distance from the clamping bolt 22, which enables an inward deformation of the spring blocks 14 under the effect of compressive stress.

Gegenstand des Anspruches 1 ist nur die Gesamtkombination sämtlicher in ihm enthaltener Merkmale. Die Ansprüche 3 und 4 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.The subject of claim 1 is only the total combination of all features contained in it. Claims 3 and 4 are considered genuine subclaims only in connection with claim 1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rubber suspension for vehicles, especially rail vehicles, consisting of a number of superimposed, hollow cylindrical, on both Front sides with metallic front plates provided with rubber spring blocks, the inside by means of guide washers inserted between them on one of the two support surfaces centered on the spring, passed through the cavities of all spring blocks Clamping bolts are mounted displaceably in the axial direction, each spring block is guided only at the level of its end faces on the clamping bolt and between the Guide points having a radial distance from the clamping bolt, thereby characterized in that the one end plate (15) of each spring block (14) is flat and the other (16) is flanged at its outer edge away from the associated spring block is, wherein between the facing end plates (15 and 16) in each case two neighboring spring blocks, one of which (16) with its beaded edge (17) the other (15) encloses, a guide disc (18) resting on the clamping bolt (22) with play is provided is.

2. Rubber suspension according to claim 1, characterized in that on the over Inner wall (19) of the spring block (14) protruding inner edge (20) of the guide disc (18) a sliding ring (21) made of low-friction, self-lubricating and guided on the clamping bolt (22) Material is attached.

3. Rubber suspension according to claims 1 or 2, in which the ratio of the total height of the spring to the diameter of each spring block in the unloaded State at least 2: 1, characterized in that the maximum compression is at least 20% of the spring height in the unloaded state.

4. Rubber suspension according to claims 1 to 3, characterized by the use of rubber, its Hardness is less than 50 Shore. Publications considered: German U.S. Patent No. 662,622; Company Continental-Hannover: »Lexicon for technical rubber goods«, 1.950, p. 28; Phoenix GmbH, Hamburg-Harburg: "Metallgummi" from April 1954, P. 30; Journal "Stahl und Eisen", No. 2, January 27, 1955, p. 89; »VDI magazine«, No. 5 of February 11, 1957, p. 190.