-
Reibungsstoßdämpfer zwischen zwei federnd miteinander verbundenen
Maschinen-oder Fahrzeugteilen Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibungsstoßdämpfer
zwischen zwei federnd miteinander verbundenen Maschinen- oder Fahrzeugteilen mit
einem starren Reibungskörper, der gegenüber Gummielementen mit Reibungsflächen derart
verschiebbar ist, daß er bei kleinen Amplituden praktisch reibungsfrei geführt wird.
-
Ein bekannter Reibungsstoßdämpfer dieser Gattung besteht aus einem
rohrförmigen Gehäuse, dessen Gleitflächen mit einem Reibbelag aus Gummi belegt sind,
an welchem der Reibungskörper mit beweglichen und exzentrisch gelagerten Reibschuhen
zur Anlage kommt. Dabei ergibt sich, daß dieser Reibungsstoßdämpfer nur für geringe
Beanspruchungen verwendbar ist, da sich seine Reibungskraft mit wachsender Amplitude
infolge der exzentrischen Lagerung der Reibschuhe stark vergrößert, so daß bei hohen
Beanspruchungen, wie sie bei Kraftfahrzeugen, Lokomotiven, schweren Maschinenteilen
u. dgl. gegeben sind eine Zerstörung des Gummibelages eintritt. Er wirkt außerdem
nur in einer Richtung und ist infolge der beweglichen Lagerung der Reibschuhe auch
nicht wartungsfrei. Schließlich ist der bekannte Reibungsstoßdämpfer wegen seiner
Vielteiligkeit und der notwendigerweise gewölbten Oberfläche der Reibschuhe sowie
deren Bolzenlagerung schwierig und teuer herzustellen.
-
Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, einen einfach
und billig herzustellenden sowie wartungsfreien Reibungsstoßdämpfer der genannten
Gattung zu schaffen, der ohne die Gefahr einer Zerstörung auch für große Beanspruchungen
verwendet werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Gummielemente
in an sich bekannter Weise beiderseitig mit Metallteilen bekleidet sind.
-
Es ist bekannt, bei Stoßdämpfern für kehr kleine Amplituden in Pumpengestängen
ringförmige Gummi-Metall-Elemente anzuordnen, die aus einer Außenhülse, einer koaxialen
Innenhülse und einer dazwischen einvulkanisierten Gummischicht bestehen. Dabei wirkt
lediglich die Gummischicht als solche dämpfend, so daß es sich um keinen Reibungsstoßdämpfer
handelt und eine Lösung der Erfindungsaufgabe weder geoffenbart noch nahegelegt
ist.
-
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird jedoch nicht nur eine vorteilhafte
Lösung der Erfindungsaufgabe gewährleistet. Ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes
ist noch darin zu sehen, daß er ohne weiteres zwischen Gleitführungen eingebaut
werden kann und zudem in beiden Richtungen wirkt. Durch Neigen der Reibungsflächen
gegen die Längsachse des Reibungskörpers ist außerdem möglich, ohne bewegliche Zwischenglieder
eine progressive Dämpfung der Schwingungen zu erzielen.
-
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen Reibungsstoßdämpfer mit parallelen
Reibungsflächen in einem Längslittelschnitt nach der Linie I-I in Abb. 2, Abb. 2
den Reibungsstoßdämpfer im Querschnitt längs der Linie II-II in Abb. 1, Abb. 3 einen
Längsmittelschnitt durch einen Reibungsstoßdämpfer mit zur Schwingungsrichtung geneigten
Reibungsflächen, Abb. 4 einen Reibungsstoßdämpfer mit zur Schwingungsrichtung geneigten
Reibungsflächen in einem Längsmittelschnitt nach der Linie IV-IV in Abb. 5, Abb.
5 den Reibungsstoßdämpfer im Querschnitt längs der Linie V-V in Abb. 4, Abb. 6 einen
in eine Achslagergleitführung eingebauten Reibungsstoßdämpfer im lotrechten Quermittelschnitt
längs der Linie VI-VI in Abb. 7 und Abb. 7 einen waagerechten Längsmittelschnitt
des Reibungsstoßdämpfers nach der Linie VII-VII in Abb. 6.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 und 2 ist der Reibungsstoßdämpfer
zwischen zwei Maschinen- oder Fährzeugteilen 1 und 2 vorgesehen, die durch eine
in der Zeichnung nicht mehr dargestellte nicht oder nur schwach gedämpfte Federung,
z. B. mit Schrauben-, Torsio,ns- oder Gummifedern, verbunden sind. Zum Anschließen
an einen Teil 1 ist eine mit diesem fest, z. B. durch Schweißen verbundene Zug-
und Druckstange 3 vorgesehen, deren Längsachle
in Schwingungsrichtung
liegt. Das freie Ende der Zug- und Druckstange 3 ist mit einem Gewinde 4 versehen,
das in eine entsprechende Gewindebohrung 5 eines quaderförmigen Reibungskörpers
6 eingeschraubt ist. Die Gewindebohrung 5 des Reibungskörpers 6 verläuft dabei koaxial
zu dessen Längsachse. Der Reibungskörper 6 ist an zwei gegenüberliegenden Längsflächen
mit Reibungsauflagen 7 versehen, die z. B. nach Art eines Bremsbelages aus Asbestpreßmasse
oder vorzugsweise aus Hartmetall, wie z. B. Manganhartstahl, bestehen. Die freien,
zu den Längsflächen des Reibungskörpers 6 parallelen Flächen der Reibungsauflagen
7 bilden die Reibungsflächen 8 des Reibungskörpers 6. Der Reibungskörper 6 kann
selbst aus gut härtbarem Werkstoff hergestellt werden, so daß sich Reibungsauflagen
7 erübrigen.
-
Parallel zu jeder Reibungsfläche 8 des Reibungskörpers 6 ist ein plattenförmiges
Gummi-Metall-Element 9 vorgesehen, dessen dem Reibungskörper 6 zugewandte Metallplatte
10 mit einer Verschleißauflage 11. z. B. aus Manganhartstahl, versehen ist. Die
freie, der Reibungsfläche 8 des Reibungskörpers 6 zugewandte Fläche der Verschleißauflage
11 liegt auf dieser auf und dient ebenfalls als Reibungsfläche 12. Die Länge der
Verschleißauflage 11 und des Gummi-Metall-Elementes 9 richtet sich nach dem relativen
Federweg zwischen den beiden zu verbindenden Maschinen- oder Fahrzeugteilen 1 und
2 und der Länge des Reibungskörpers 6 bzw. seiner Reibungsauflagen 7. Sie ist meist
so bemessen, daß die Reibungsflächen 8 des Reibungskörpers 6 auf den Reibungsflächen
12 der Gummi-Metall-Elemente 9 stets auch bei großen Amplituden voll aufliegen.
Das Verhältnis der Reibungsflächen 8 und 12 kann jedoch mit gleicher Wirkung auch
umgekehrt werden, d. h., die Länge der Reibungsflächen 8 des Reibungskörpers 6 ist
entsprechend größer als die der Reibungsflächen 12 der Gummi-Metall-Elemente 9.
Die vom Reibungskörper 6 abgewandte Metallplatte 13 jedes Gummi-Metall-Elementes
9 ist mit dem zweiten der beiden Maschinen- oder Fahrzeugteile 1 und 2 fest verbunden.
Hierfür können beispielsweise ein geschlossenes, beide Gummi-Metall-Elemente 9 aufnehmendes
Gehäuse oder, wie in der Zeichnung dargestellt ist, zwei an diesem Maschinenteil
oder Fahrzeugteil 2 fest, z. B. mittels Schrauben angeordnete Winkelstücke 14 vorgesehen
werden, an denen die Gummi-Metall-Elemente 9 mittels Schrauben 15 oder Schraubenbolzen
befestigt sind. Die Gummi-Metall-Elemente 9 sind mit Druckvorspannung eingebaut,
derart, daß die Reibungsflächen 8 und 12 fest aufeinanderliegen. Zum Erzielen und
Einstellen der Vorspannung können beispielsweise zwischen den zu den Reibungsflächen
8 und 12 parallelen Schenkeln der Winkelstücke 14 und den zugewandten Metallplatten
13 der Gummi-Metall-Elemente 9 Blecheinlagen 16 (Abb. 4 und 5) eingelegt oder die
Winkelstücke 14 durch verstellbare Zuganker 17 in ihrem Abstand verstellt werden.
Alle Schraubverbindungen sind in bekannter Weise, z. B. durch Federringe. Splinte.
Gegenmuttern od. dgl., gesichert.
-
Die Wirkungsweise des Reibungsstoßdämpfers ist wie folgt: Bei einer
Relativbewegung zwischen den beiden Maschinen- oder Fahrzeugteilen 1 und 2 in Schwingungsrichtung
x verändert sich die Lage des Reibungskörpers 6 zwischen den Winkelstücken 14 nach
Maßgabe der Amplitude der Schwingung. Ist die Amplitude der Schwingung klein, so
haften die Reibungsflächen 8 und 12 des Reibungskörpers 6 und der vorgespannten
Gummi-Metall-Elemente 9 fest aufeinander, so daß die Gummischicht beider Gummi-Metall-Elemente
9 in Schwingungsrichtung x auf Schub beansprucht und jede der mit der Verschleißauflage
11 versehenen Metallplatten 10 der Gummi-Metall-Elemente 9 gegenüber der anderen
Metallplatte 13 in Schwingungsrichtung x verschoben wird. Der Widerstand der Gummi-Metall-Elemente
9 ist in einem in seiner Größe durch die Dicke der Gummischicht, die Gummiqualität
und -mischung sowie die Druckvorspannung bestimmten Bereich praktisch unbeachtlich,
so daß in diesem frei wählbaren Bereich kleiner Amplituden durch den Stoßdämpfer
keine Rückwirkung auf den abgefederten Teil 2 eintritt und diese Stöße infolge der
Massenträgheit der verhältnismäßig großen Massen der Maschinen- oder Fahrzeugteile
1 und 2 in der Federung untergehen. Bei Schwingung mit größerer Amplitude tritt
jedoch nach Erschöpfen der möglichen Schubbewegung der Gummi-Metall-Elemente 9 ein
Gleiten des Reibungskörpers 6 auf den Verschleißauflagen 11 ein, so daß der Reibungsstoßdämpfer
in der üblichen Weise, d. h. gleichmäßig dämpfend, wirkt.
-
Soll bei größeren Amplituden eine progressive Dämpfung erzielt werden,
so können die Reibungsflächen 8 und 12 in der Schwingungsrichtung x, in der eine
progressive Dämpfung erzielt werden soll. schwach geneigt werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist der Reibungsstoßdämpfer nach
Abb. 3, der in zwei Richtungen dämpft und daher zwei Paar entgegengesetzt geneigter
Reibungsflächen 8 auf einem als doppelseitiger Keil ausgebildeten Reibungskörper
6 aufweist.
-
Der Aufbau des Ausführungsbeispiels entspricht nach Abb. 3 rechte
Seite bis auf die Verdoppelung und Neigung der Reibungsflächen 8 und 12 und der
Gummi-Metall-Elemente 9 dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 linke Seite ist zwischen den
Reibungsflächen 8 und 12 in der Mittellage des Reibungsstoßdämpfers ein geringer,
in der Zeichnung vergrößert dargestellter Abstand a vorgesehen, wodurch sich der
Bereich der praktisch freien Beweglichkeit vergrößern und die Größe der nicht zu
dämpfenden Amplituden ohne Auswechseln der Gummi-Metall-Elemente 9 beliebig verändern
läßt.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Art mit besonders starker
Reibungsdämpfung ist das Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 und 5. Auch bei diesem
Ausführungsbeispiel ist der Reibungskörper 6 als doppelseitiger Keilstumpf ausgebildet,
so daß die Reibungsflächenpaare 8 wiederum gegen die Achse der Schwingungsrichtung
x zueinander entgegengesetzt geneigt sind. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
nach Abb.3 sind jedoch die Gummi-Metall-Elemente 9 wie im Ausführungsbeispiel nach
Abb. 1 und 2 parallel zur Schwingungsrichtung x an ihren Winkelstücken 14 angeschraubt.
-
Zwischen der einer Reibungsfläche 8 des Reibungskörpers 6 zugeordneten
Verschleißauflage 11 und der zugewandten Metallplatte 10 des tragenden Gummi Metall-Elementes
9 ist jeweils ein keilförmiges Zwischenstück 18 angeordnet und fest mit diesen verbunden.
Die Neigt= des Zwischenstückes 18 entspricht dabei der Neigung der zuliegenden Reibungsfläche
8 des Reibungskörpers 6, die vorzugsweise für sämtliche Reibungsflächen 8 und 12
und damit auch Zwischenstücke 18 gleich ist. Jeweils zwei mit ihren kleineren Stirnflächen
einander zugewandte Zwischenstücke
18 können an diesen miteinander
verbunden oder auf einer gemeinsamen Grundplatte 19 aufgeschweißt sein, die jeweils
auf den reibungskörperseitigen Metallplatten 10 der beiden an einem Winkelstück
14 befestigten Gummi-Metall-Elemente 9 angeschraubt ist.
-
Zum Erhöhen der Reibungswirkung sind die größeren, vom Reibungskörper
abgewandten Stirnflächen der Zwischenstücke 18 und die der jeweiligen damit verbundenen
Grundplatten 19 ballig oder gewölbt ausgebildet. Jeder der gewölbten Stirnflächen
ist eine ebene Gleitfläche 20, z. B. aus Manganhartstabl, zugeordnet, die fest an
dem die Gummi-Metall-Elemente 9 tragenden Maschinen- oder Fahrzeugteil 2 angeordnet
ist.
-
Kommen die Reibungsflächen 8 des Reibungskörpers 6 nach Zurücklegen
des Leerlaufweges auf denen der Gummi-Metall-Elemente 9 zum Aufliegen, so gleiten
sie an diesen unter Zusammendrücken der Gummischichten der Gummi-Metall-Elemente
9 entlang, wobei sich die Reibung progressiv vergrößert. Dabei werden die beiden
Zwischenstücke 18 der wirksamen Reibungsflächen 8 durch die parallel zur Schwingungsrichtung
x wirkende Druckkomponente gegen ihre Gleitflächen 20 gedrückt und durch die senkrecht
zur Schwingungsrichtung x wirkende und die Gummi-Metall-Elemente 9 zusammendrückende
Druckkomponente in deren Richtung auf ihrer Gleitfläche 20 verschoben, so daß sich
eine weitere Steigerung der Reibungsarbeit bei großen Amplituden ergibt.
-
Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur auf für sich ein Maschinenelement
bildende Reibungsstoßdämpfer beschränkt, wie das Ausführungsbeispiel nach den Abb.
6 und 7 zeigt.
-
Hierbei handelt es sich um eine Gleitführung für Achslager von Fahrzeugen,
insbesondere von Schienenfahrzeugen. Jeder Achsschenkel 21 eines Radsatzes ist dabei
in bekannter Weise im Innenring 22 eines Wälzlagers, vorteilhaft eines Pendelrollenlagers,
fest gelagert, dessen Außenring 23 ebenfalls fest im Gehäuse des Achslagers angeordnet
ist und in üblicher Weise durch einen oder zwei Deckel 24 in diesem gehalten wird.
Das Achslagergehäuse besteht aus einem starken Innenring 25 mit Federauflage 26
und einem mit diesem durch Ringscheiben 27 verbundenen schwächeren Außenring 28,
der von den lotrechten Kräften entlastet ist. Der Außenring 28 ist, in der Ansicht
gesehen, beiderseits mit je einem angeschweißten Fortsatz 29 versehen, dessen lotrechte
Flächen durch ein U-förmiges, mit seiner hohlen Seite dem Achslager zugekehrtes
Profilstahlstück gebildet werden. Die Außenflächen des Profilstahlstückes jedes
Fortsatzes 29 sind mit Manganhartstahlauflagen 30 versehen. Jeder Fortsatz 29 ist
in einer U-förmigen, lotrecht an einer Seitenfläche des Achslagerausschnittes 31
des Rahmens befestigten Gleitführung 32 geführt, die an ihren lotrechten, den Manganhartstahlauflagen
30 der Fortsätze 29 gegenüberliegenden Innenflächen ebenfalls mit Manganhartstahlauflagen
33 versehen sind. Dabei ist zwischen den zu den Seitenflächen des Achslagerausschnittes
31 parallel liegenden Manganhartstahlauflagen 33 und der dazu parallelen Innenfläche
der U-förmigen Gleitführung 32 ein plattenförmiges Gummi-Metall-Element 9 vorgesehen,
das mit einer Metallplatte 13 an der Gleitführung 32 fest angebracht und auf der
anderen Metallplatte 10 mit den Manganhartstahlauflagen 33 bekleidet ist. Das Gummi-Metall-Element
9 ist wiederum vorgespannt. Das Achslager bildet somit, im Grunde genommen, den
Reibungskörper 9 eines Reibungsstoßdämpfers gemäß Abb. 1 und 2.
-
Dabei ergibt sich nicht nur die Reibungsdämpfung des Erfindungsgegenstandes
ohne Übertragung der kleinen harten Stöße mit geringer Amplitude, sondern darüber
hinaus eine Gleitführung, die senkrecht zu den Gummi-Metall-Elementen spielfrei
und elastisch nachgiebig ist und darüber hinaus sogar einen geringeren Verschleiß
ergibt, da bei kleinen lotrechten Bewegungen diese noch zu keinem Gleiten der Gleitflächen,
sondern lediglich zu einem gegenseitigen Verschieben der Metallplatten der Gummi-Metall-Elemente
führt.
-
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf Reibungskörper beschränkt,
die nur an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen Reibungsflächen aufweisen. Zur
Steigerung der Wirkung können mehr als zwei Reibungsflächen am Reibungskörper vorgesehen
werden, z. B. bei quaderförmigen oder pyramidenstumpfförmigen vier Reibungsflächen
und entsprechend auch mindestens vier Gummi-Metall-Elemente.