DE2923292C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Achsaufhängung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Achsaufhängung dieser Art ist aus der DE-PS 8 89 006 bekannt. Sie ist vor allem darauf ausgelegt, eine gute seitliche Stabilität zu erhalten, so daß die Querbewegung der Achse relativ zum Fahrzeugrahmen beschränkt ist. Die resultierende Kompressionssteifigkeit der Federeinheit schneidet die Achse zwar innerhalb des Achslagergehäuses, jedoch liegt dieser Schnittpunkt auf der gegenüberliegenden Hälfte der Achse bzw. jenseits des Achsmittelpunktes. Dabei sind bei dieser bekannten Ausführungsform die Achslagergehäuse im Fahrzeugrad angeordnet.

Wenn ein Schienenfahrzeug einen gekrümmten Gleisabschnitt ohne Auftreten eines unerwünscht hohen Radschlupfes durchfahren soll, ist es erforderlich, daß die Teile der Achsaufhängung in Längsrichtung so federnd nachgeben können, daß sie eine Schwenkbewegung der Achsen und eine radiale Selbstausrichtung auf den Mittelpunkt der Gleiskrümmung ermöglichen. Andererseits aber muß eine Achsaufhängung einen ausreichenden Widerstand gegen Druck- und Zugkräfte in Längsrichtung des Fahrzeugs haben. Aufgrund dieser einander entgegenstehenden Forderungen bezüglich Längs- und Schwenksteifigkeit nimmt man insbesondere beim Durchfahren enger Kurven bei den bekannten Achsaufhängungen einen Radschlupf in Kauf.

Wenn bei einem Fahrzeug die Achslagergehäuse außerhalb des zugeordneten Fahrzeugrades liegen, tritt dieses Problem beim Durchfahren enger Kurven verstärkt auf, weil bei der damit verbundenen außen liegenden Anordnung der Federn diese in einem größeren Abstand von der Achsmitte angeordnet sind. Für einen vorgegebenen Winkel der Schwenkbewegung wird dabei eine Feder in einem größeren radialen Abstand benötigt, um eine hohe Ablenkung aufzufangen, als eine Feder in einem kleineren Abstand, wie dies bei der zuvor genannten DE-PS 8 89 006 der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug- Achsaufhängung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Achse sich auch beim Durchfahren sehr enger Kurven selbst radial ausrichten kann, ohne daß die Längssteifigkeit auf einen unzulässig niederen Wert vermindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch diese Anordnung ergibt sich eine Verlagerung des effektiven Federmittelpunktes der Federanordnungen derart, daß er an einem Punkt zwischen der Achsmitte und dem Achslagergehäuse angreift, an dem die Federanordnung angebracht ist. Dadurch wird der Arbeitsradius der Achsaufhängung bei Schwenkbelastung, der gleich dem Abstand zwischen der Achsmitte und dem tatsächlichen Federmittelpunkt ist, im Vergleich zu üblichen Aufhängungen vermindert, bei denen der tatsächliche Federmittelpunkt üblicherweise am Achslagergehäuse angreift. Hierdurch ergibt sich eine verminderte Schwenksteifigkeit ohne Beeinträchtigung der Längssteifigkeit, so daß ein Radschlupf im wesentlichen vermieden werden kann, auch wenn das Fahrzeug sehr enge Kurven durchfährt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Hälfte einer Achsaufhängung für Schienenfahrzeuge,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer der Federeinheiten der in Fig. 1 gezeigten Aufhängung, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Hälfte einer zweiten Ausführungsform einer Achsauf­ hängung für Schienenfahrzeuge.

Die in Fig. 1 und 3 dargestellten Fahrzeug-Achsaufhängungen liegen symmetrisch zur Achsmitte 10. Die folgende Beschreibung ist daher nur auf eine Hälfte jeder Aufhängung beschränkt, wo­ bei selbstverständlich die andere Hälfte gleich der beschrie­ benen ist.

In Fig. 1 und 2 ist eine Hälfte einer Achse 11, die mit ihrem äußeren Ende drehbar in einem Achslagergehäuse 12 gegen einen nicht dargestellten Fahrzeugrahmen gelagert ist, und eine Fe­ deranordnung 13 dargestellt, die zwischen dem Achslagergehäuse 12 und dem Fahrzeugrahmen wirkt. Ein auf der Achse 11 sitzen­ des Rad 14 ist innerhalb des Achslagergehäuses 12 angeordnet und mit einem Profil zum Ablaufen auf einer nicht dargestell­ ten Schiene versehen.

Die Federanordnung 13 besteht aus zwei gleichen Federeinheiten 15, von denen je eine an jeder Seite der Achse 11 in Richtung der normalen Bewegung des Fahrzeugs liegen und so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen in der gleichen horizontalen Ebene wie die Achse 11 liegen.

Jede Federeinheit 15 ist in Seitenansicht V-förmig (Fig. 2) und besteht aus zwei fluchtenden Federblöcken 16, die Rücken an Rücken angeordnet sind. Jeder Federblock 16 besteht aus drei Kaut­ schuklagen 16 a mit gleicher Dicke, zwischen denen zwei Metall­ platten 16 b eingelegt und mit diesen verbunden sind. Aufeinan­ derfolgende Kautschuklagen 16 a in jedem Federblock 16 sind in unbe­ lastetem Zustand der Federeinheit gestaffelt angeordnet. Die äußeren Kautschuklagen jedes Federblocks 16 sind mit den dagegen anliegenden Flächen eines mittleren keilförmigen Teils 17 und einem äußeren Teil 18 mit trogförmigem Querschnitt verbunden.

Die Teile 17 und 18 sind an dem Achslagergehäuse 12 bzw. dem Fahrzeugrahmen befestigt.

Die Federeinheiten 15 sind symmetrisch zu einer vertikalen zur Längsrichtung der Achse parallelen Längsebene angeordnet, so daß die Kautschuklagen 16 a in Ebenen liegen, die sowohl zur Richtung der Normalbewegung des Fahrzeugs, als auch zur Längs­ richtung der Achse 11 in einem Winkel liegen. Die Resultierende der Kompressionssteifigkeit Ky jeder Federeinheit 15 schneidet die Achse 11 an einem axial innerhalb des Achslagergehäuses 12 liegenden Punkt 19 und in einem Winkel R gegen die Längs­ richtung der Achse 11. Die resultierende Kompressionssteifig­ keit Ky jeder Federeinheit 15 ist größer als die resultierende Schersteifigkeit Kx.

Deshalb ist der effektive Federmittelpunkt der Federanordnung 13 entlang der Längsrichtung der Achse 11 verschoben und greift an einem Punkt 20 zwischen der Achsmitte 10 und dem Achslager­ gehäuse 12 an. Der Abstand Ry von der Achsmitte 10 zu dem effek­ tiven Federmittelpunkt entspricht dem effektiven Arbeitsradius der Aufhängung unter Schwenkbelastung (Pfeil yaw).

Der Punkt 20 als Federmittelpunkt liegt also zwischen der Achsmitte 10 und dem zuge­ ordneten Achslagergehäuse 12, so daß der Arbeitsra­ dius Ry der Aufhängung bei einer Schwenkbelastung gegenüber üblichen Aufhängungen, bei welchen der effektive Federmittel­ punkt am Achslagergehäuse 12 angreift, vermindert ist.

Die Schwenksteifigkeit der Aufhängung wird dadurch vermindert, und es wird möglich, daß die Achse sich radial weitgehend selbst ausrich­ tet, wenn das Fahrzeug enge Kurven durchläuft, und ein Rad­ schlupf wird vermieden.

Die Federanordnung 13 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Paar Federeinheiten 15, deren eine an jeder Seite der Achse 11 angeordnet ist, und jede Federeinheit besteht aus Lagen 16 a aus elastomeren Mate­ rial, zwischen denen Versteifungselemente 16 b eingebettet sind.

In Fig. 3 ist eine Hälfte einer Achsaufhängung dargestellt, die im wesentlichen gleich der vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen ist, mit Ausnahme, daß in der Federanordnung 30 jeder Seite der Achse 11 ein Paar von Federeinheiten 38 mit abgewandelter Kon­ struktion zugeordnet ist. Gleiche Bezugszeichen sind zur Bezeichnung einander entsprechender Teile verwendet.

Jede Federeinheit 38 besteht aus gleichen Blöcken 31, 32, die Rücken an Rücken, jedoch seitlich versetzt gegeneinander ange­ ordnet, d. h. in Seitenansicht in V-Form gestaffelt sind. Die Blöcke 31, 32 haben die gleiche Konstruktion wie die vorstehend beschriebenen Blöcke 16, d. h. sie bestehen aus Kautschuklagen, zwischen denen im wesentlichen starre Metallplatten eingelegt und mit diesen verbunden sind. Die äußeren Kautschuklagen je­ des Blocks 31, 32 sind mit den anliegenden Flächen eines am Achslagergehäuse 12 befestigten keilförmigen Teils 33 bzw. einem entsprechenden, am Fahrzeugrahmen befestigten, nicht dargestell­ ten Widerlager befestigt.

Die Federeinheiten 38 sind symmetrisch zu einer vertikalen Ebene angeordnet, die parallel zur Längsrichtung der Achse 11 verläuft, so daß die Kautschuklagen in Ebenen liegen, die sowohl zur Richtung der Normalbewegung des Fahrzeugs, als auch zur Längsrichtung der Achse 11 in einem Winkel liegen.

Die Kompressionssteifigkeit Ky 1, Ky 2 der Blöcke 31 bzw. 32 jeder Federeinheit 38 schneiden die Achse 11 an Punkten 35 bzw. 36 und liegen in einem Winkel R zur Längsrichtung der Achse 11. Die Kompressionssteifigkeit Ky 1, Ky 2 der Blöcke 31 bzw. 32 ist größer als die Schersteifigkeit Kx 1, Kx 2.

Deshalb ist der effektive Federmittelpunkt der Federanordnung 13 längs der Achse 11 verschoben und greift an einem Punkt 37 zwi­ schen der Achsmitte 10 und dem Achslagergehäuse 12 an.

In jeder der oben beschriebenen Aufhängungen wird eine Vermin­ derung der Schwenksteifigkeit in Richtung der Bogenpfeile yaw in Fig. 1 und 3 durch eine solche Anordnung des effektiven Fe­ dermittelpunktes der Federanordnung 13 bzw. 30 erreicht, daß er an Punkten 20 bzw. 37 angreift, die vom Achslagergehäuse 12 auf die Achsmitte 10 zu verschoben sind.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Winkel R und das Verhält­ nis von Kompressionssteifigkeit Ky zu Schersteifigkeit Kx für die Federeinheiten 13 bzw. 30 variiert werden kann, um jeden gewünsch­ ten Arbeitsradius Ry zu erreichen.

Die Anzahl der die Blöcke 16, 31 und 32 bildenden Kautschuklagen und Metallstützplatten kann ge­ ändert werden, oder die Kautschuklagen können aus einem an­ deren geeigneten elastomeren Material hergestellt werden, und die Stützplatten können aus anderen Werkstoffen als Metall, z. B. Textilien hergestellt sein. Die Lagen aus elastomerem Ma­ terial können mit den Metallplatten verbunden sein, oder sie können nicht verbunden sein und an geneigten oder profilierten Flächen der Platten angreifen. Jede Federanordnung kann aus mehr als einem Paar von Federeinheiten bestehen.

Die oben be­ schriebenen Arten von Aufhängungen sind nicht beschränkt auf Federanordnungen direkt zwischen einem Achslagergehäuse und dem Fahrzeugrahmen, sondern sie können z. B. auch bei Aufhängun­ gen der Bauart verwendet werden, bei welchen der Fahrzeugrahmen auf einem Drehgestell abgestützt ist, an welchem zwei oder mehr Achsen drehbar gelagert sind.

Die Aufhängung hat einen Arbeitsradius unter Schwenkbelastung derart, daß die Achse sich selbst in der Kurve ausrichtet, auch wenn extrem enge Kurven durchfahren werden, ohne daß die Längssteifigkeit auf einen unzulässig niederen Wert vermindert wird. Darüber hinaus wird dies ohne Änderung der bevorzugten Lage der Federanordnungen erreicht, d. h. an den Enden der Achse außerhalb der darauf festsitzen­ den Räder.

Claims (6)

1. Achsaufhängung für Schienen­ fahrzeuge, mit einer an jedem Ende durch ein Achslagergehäuse (12) abgestützten Achse (11), wobei Federanordnungen (13, 30) zwischen jedem Achslagergehäuse (17) und einem zugeordneten starren Fahrzeugrahmen wirken und jede Federanordnung (13; 30), Federeinheiten (15; 38) umfaßt, die jeweils an jeder Seite der Achse (11) in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, und jede Federeinheit (15; 38) eine Anzahl von Lagen eines elastomeren Materials (Kautschuklagen 16 a) mit zwischengelegten Verstärkungselementen (Metallplatten 16 b) aufweist, wobei die Lagen aus elastomerem Material (16 a) in jeder Federeinheit in Ebenen liegen, die sowohl zur Richtung der Federbewegung als auch zur Längsrichtung der Achse in einem Winkel liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Achslagergehäuse (12) außerhalb des zugeordneten Fahrzeug­ rades angeordnet ist und die resultierende Kompressionssteifigkeit (Ky; Ky 1, Ky 2) jeder Federeinheit (15; 38) die Achse (11) an einer Stelle (19; 35; 36) zwischen dem zugeordneten Achslagergehäuse (12) und der Mitte (10) der Achse schneidet sowie die resul­ tierende Schersteifigkeit (Kx; Kx 1; Kx 2) übersteigt, so daß der effektive Federmittelpunkt jeder Federanordnung (13; 30) an einer Stelle (20; 37) zwischen der Achsmitte (10) und dem zugeordneten Achslagergehäuse (12) liegt.

2. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federeinheiten (15; 38) jeder Federanordnung (13; 30) symmetrisch zu einer zur Achse (11) parallelen Vertikalebene angeordnet sind.

3. Achsaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Federeinheit (15; 38) aus rechtwinkligen Blöcken (16; 31; 32) aus Kautschuklagen (16 a) besteht, zwischen die relativ starre Metallplatten (16 b) eingelegt und mit diesen ver­ bunden sind.

4. Achsaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Federeinheit (15; 38) zwei Blöcke (16, 31, 32) umfaßt, die Rücken an Rücken so angeordnet sind, daß sie eine in der Seitenansicht V-förmige Federeinheit bilden, in welcher die Blöcke (16) fluchten oder die Blöcke (31, 32) versetzt liegen.

5. Achsaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resultierende der Kompressionssteifigkeit (Ky; Ky 1; Ky 2) jeder Federeinheit (15, 38) in einem Winkel zwischen 15° und 75° gegen die Längsrichtung der Achse geneigt ist.

6. Achsaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verhältnis der Kompressionssteifigkeit zur Schersteifig­ keit wenigstens 2 : 1, vorzugsweise 20 : 1 ist.