DE10128003A1

DE10128003A1 - Sekundärfedersystem für Fahrwerke an Niederflurfahrzeugen

Info

Publication number: DE10128003A1
Application number: DE10128003A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schunke
Original assignee: Alstom LHB GmbH
Current assignee: Alstom Transport Deutschland GmbH
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-12
Also published as: EP1264750B1; ATE344751T1; EP1264750A1; ES2275775T3; DE50208635D1

Abstract

Das Sekundärfedersystem besteht aus mehreren untereinander beabstandeten Sekundärfedern, die einerseits mit dem Fahrgestell und andererseits mit dem Wagenkasten (12) verbunden sind. DOLLAR A Die Sekundärfeder wird aus einer zwischen Wagenkasten (12) und Fahrwerk (11) angeordneten vertikal einfach wirkenden ersten Zylinder/Kolbeneinheit (1) zur Kraftaufnahme gebildet. Der Zylinder (2) der ersten Zylinder/Kolbeneinheit (1) ist mit dem Fahrwerk (11) fest verbunden, während deren Kolben (3) mit seiner einseitigen Kolbenstange (4) am Wagenkasten (12) angelenkt ist - oder umgekehrt. Der Hubraum der ersten Zylinder/Kolbeneinheit (1) ist über eine Hydraulikleitung (5) mit dem Hubraum einer zweiten Zylinder/Kolbeneinheit (6) verbunden, wobei die zweite Zylinder/Kolbeneinheit (6) mit einer Schraubenfeder (9) derart in Wirkverbindung steht, dass die Schraubenfeder (9) mit ihrem einen Ende am Zylinder (7) abgestützt und an ihrem anderen Ende über den Kolben (8) der zweiten Zylinder/Kolbeneinheit (6) beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sekundärledersystem für Fahrwerke an Niederflurfahr zeugen, insbesondere an schienengebundenen Niederflurfahrzeugen zur Auf nahme von Vertikalbewegungen zwischen Fahrwerk und Wagenkasten des Nie derflurfahrzeuges.

Generell verfügen Fahrwerke für Schienenfahrzeuge über Primärfederelemente zur federnden Abstützung der an Schwingen gelagerten Einzelräder oder Ra dochsen gegenüber dem Fahrwerksrahmen und über Sekundärfederelemente zur federnden Abstützung der Vertikalbewegung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerksrahmen.

Gemäß der DE 42 38 574 A1 ist ein Fahrwerk für Niederflurwagen bekannt, bei dem der Wagenkosten vertikal über Sekundärfedern auf dem Fahrwerkrahmen abgestützt ist. Als Sekundärfedern kommen Schraubenfedern zum Einsatz, die in Taschen gelagert sind, die zu beiden Seiten des Fahrzeugrahmens ausgebildet sind. Mit dieser Ausführung gelingt es, die Niederflurigkeit des Niederflurfahr zeuges zu verbessern.

Gemäß der DE 37 23 833 A1 sind gleichfalls als Schraubenfedern ausgebildete Sekundärfedern eingesetzt, die, im Drehgestell des Schienenfahrzeuges ange ordnet, den Wagenkasten abstützen.

Ein gemeinsamer Nachteil des Einsatzes von Schraubenfedern als Sekundärfe dern besteht darin, dass infolge der vertikalen Wirkungsrichtung der Federn das sekundäre Federsystem eine vertikale Dimension aufweist, die sich bis in den Bo denbereich des Wagenkastens erstreckt und damit ein durchgängig ebener Wa genboden nicht erreichbar ist. Die die Bauhöhe des sekundären Federsystems bestimmende Größe ist die Blocklänge der Feder, d. h. der Zustand der Schrau benfeder, wenn alle Windungen anliegen. Die im Schienenfahrzeugbau zum Einsatz gelangenden Schraubenfedern haben einen, bezogen auf die Block länge, geringen Federweg.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sekundärfedersystem für Fahr werke an Niederflurfahrzeugen bereitzustellen, dessen vertikale Ausdehnung im wesentlichen durch den konstruktiven Abstand bestimmt wird, der zwischen Fahrwerk und Wagenkasten besteht, um einen vertikalen Ausgleich zu ermögli chen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des selbständigen Anspruches 1 gelöst.

Das Sekundärfedersystem besteht aus mehreren untereinander beabstandeten Sekundärfedern, die einerseits mit dem Fahrgestell und andererseits mit dem Wagenkasten verbunden sind.

Bestandteil der Sekundärfeder ist eine zwischen Wagenkasten und Fahrwerk zur Aufnahme der vertikalen Schwingungen im Fahrwerk angeordnete erste vertikal einfach wirkende Zylinder/Kolbeneinheit zur Kraftaufnahme. Der Zylinder der ersten Zylinder/Kolbeneinheit ist mit dem Fahrwerk fest verbunden, während deren Kolben mit seiner Kolbenstange am Wagenkasten angelenkt ist - oder umgekehrt -.

Der Hubraum der ersten Zylinder/Kolbeneinheit ist über eine Hydraulikleitung mit dem Hubraum einer zweiten Zylinder/Kolbeneinheit, die zur ersten Zylinder/ Kolbeneinheit beabstandet und lageunabhängig im Schienenfahrzeug angeord net ist, verbunden. Die zweite Zylinder/Kolbeneinheit steht mit einer Schrau benfeder derart in Wirkverbindung, dass die Schraubenfeder mit ihrem einen Ende am Zylinder 7 abgestützt und an ihrem anderen Ende über den Kolben der zweiten Zylinder/Kolbeneinheit beaufschlagbar ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die da zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 das hydraulische Schema einer Sekundärfeder und in

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Fahrwerk mit der erfindungsgemäßen Anord nung.

Fig. 1 zeigt das Schema einer einzelnen erfindungsgemäßen Sekundärfeder. Die Feder besteht aus einer ersten Zylinder/Kolbeneinheit 1, die in vertikaler Wirk richtung anstelle der dem bekannten Stand der Technik entsprechenden, als Schraubenfeder ausgebildeten Sekundärfeder angeordnet ist, und die der Auf nahme der Kräfte dient, die durch die bei Fahrt zwischen Fahrwerk 11 und Wa genkasten 12 auftretenden Schwingungen erzeugt werden. Die Zylinder/Kol beneinheit 1 besteht aus einem Zylinder 2, der auf dem Fahrwerk 11 fest ange ordnet ist. Im Zylinder 2 bewegt sich ein einfach wirkender Kolben 3, dessen Kolbenstange 4 sich in Richtung des Wagenkastens 12 erstreckt und auf der sich der Wagenkasten 12 abstützt. Selbstverständlich kann gleichwirkend bei kine matischer Umkehr der Zylinder 2 dem Wagenkasten 12 und der Kolben 3 dem Fahrwerk 11 zugeordnet sein.

Die Zylinder/Kolbeneinheit 1 ist über eine Hydraulikleitung 5 mit einer zweiten Zylinder/Kolbeneinheit 6 verbunden. Die Zylinder/Kolbeneinheit 6 dient der Kraftabgabe der Sekundärfeder und kann an beliebiger Stelle des Fahrwerkes 11 angeordnet sein, wobei die Wirkungsrichtung und damit die Lage der Zylin der/Kolbeneinheit 6 beliebig gewählt werden kann.

Die Zylinder/Kolbeneinheit 6 besteht gleichfalls aus einem fest angeordneten Zylinder 7 und einem darin geführten einfach wirkenden Kolben 8. Den Zylinder 7 umgibt eine Schraubenfeder 9, die mit ihrem einen Ende am Zylinder 7 fixiert ist und mit ihrem anderen Ende an das freie Ende der Kolbenstange 10 ange schlossen ist. Das Zusammenwirken von Zylinder/Kolbeneinheit 6 und Schrau benfeder 9 erfolgt in gleicher Wirkrichtung. Die Schraubenfeder 9 ist so ausge legt, dass sie den Anforderungen als Feder- und Dämpfungselement eines Se kundärfedersystems für den gewählten Einsatz an Schienenfahrzeugen genügt.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Sekundärfedersystem in seiner Wir kungsweise näher beschrieben. Ursächliche Aufgabe des Sekundärfedersystems ist der Ausgleich von Schwingungen zwischen Fahrwerk 11 und Wagenkasten 12 eines Schienenfahrzeuges, die während der Fahrt durch Unebenheiten des Schienenweges, durch Fremdkörper, Traktionseinflüsse und dergleichen auftre ten können.

Die Schwingungen zwischen Fahrwerk 11 und Wagenkasten 12 stellen sich als wechselnde Abstandsänderungen zwischen den beiden Teilen dar. Diese Ab standsänderung wird von der Zylinder/Kolbeneinheit 1 in der Weise aufge nommen, dass der den Wagenkasten 12 über die Kolbenstange 4 tragende Kol ben 3 bei Verringerung des Abstandes in den Zylinder 2 hinein bewegt wird. Damit verbindet sich eine Verringerung des Hubraumes des Zylinders 2 und damit eine Verdrängung des Hydrauliköls aus der Zylinder/Kolbeneinheit 1.

Über die Hydraulikleitung 5 wird das verdrängte Volumen dem Zylinder 7 der Zylinder/Kolbeneinheit 6 zugeführt. In der Folge wird der Kolben 8 aus dem Zylinder 7 bewegt, was mit einer Beaufschlagung der die Zylinder/Kolbeneinheit 6 umgebenden Schraubenfeder 9 einhergeht. Auf diese Weise nimmt die Schraubenfeder 9 mittelbar die durch die Verringerung des Abstandes zwischen Fahrwerk 11 und Wagenkasten 12 ausgelöste Kraft auf. Die Begrenzung des Federweges der Schraubenfeder 9 erfolgt durch eine Begrenzung des Hubes des Kolbens 8 im Zylinder 7.

In umgekehrter Weise wirken die beschriebenen Elemente zusammen, wenn sich der Abstand zwischen Fahrwerk 11 und Wagenkasten 12 vergrößert. Der sich dabei einstellende belastungsarme Zustand der Zylinder/Kolbeneinheit 1 führt dazu, dass sich die Schraubenfeder 9 entspannt. Dabei wird der Kolben 8 durch die Schraubenfeder 9 in den Zylinder 7 gedrängt und das Hydrauliköl über die Hydraulikleitung 5 dem Zylinder 2 der Zylinder/Kolbeneinheit 1 zugeführt. Der sich aus dem Zylinder 2 heraus bewegende Kolben 3 folgt der Vergrößerung des Abstandes zwischen Fahrwerk 11 und Wagenkasten 12 innerhalb festge legter Grenzen und übt dabei durch die Wirkung der Schraubenfeder 9 eine Dämpfung der Bewegung des Wagenkastens 12 aus.

Das hydraulische Grundkonzept des Sekundärfedersystems hat den Vorteil, daß durch bekannte hydraulische Bauelemente auf einfache Weise auf das Schwin gungsverhalten des Wagenkastens 12 Einfluß genommen werden kann.

Über einen parallel geschalteten Druckspeicher 13 wird nach Erreichen des Festausschlages des Kolbens 8 im Zylinder 7 eine Progressivität der Kennlinie erzeugt, so dass ein abruptes Abbrechen des Federweges vermieden wird.

Bei Verwendung eines geeigneten Drosselventils 14 in der Hydraulikleitung 5 dient das Sekundärfedersystem gleichzeitig als Federdämpfer, so dass auf zu sätzliche Schwingungsdämpfer verzichtet werden kann.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß durch das zusötzliche Einspeisen eines festgelegten Volumens an Hydrauliköl ein Höhen ausgleich des Fahrzeuges infolge Radreifenverschleißes und Toleranzen möglich ist, so dass weitere Beilagen nicht erforderlich sind.

Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Sekundärfedersystems besteht jedoch darin, dass mit der Anordnung der Zylinder/Kolbeneinheit 1 zwischen dem Fahrwerk 11 und dem Wagenkasten 12 eine weitere Verringerung der Bauhöhe des in diesem Bereich wirkenden Bauteils verbunden ist. Während die Bauhöhe bei der Verwendung der herkömmlichen Schraubenfeder durch dis Blocklänge der Schraubenfeder bestimmt ist, kann die Bauhöhe der Zylinder/ Kolbeneinheit 1 auf die Länge des Federweges der herkömmlichen Ausführung minimiert werden. Das eigentliche und für den Schwingungsausgleich notwen dige Federelement kann in Wirkverbindung mit der zweiten Zylinder/Kolbenein heit 6 an einer beliebigen Stelle und in einer beliebigen Lage im Fahrzeug an geordnet sein und nimmt damit keinen Einfluß auf die konstruktive Dimensio nierung des Sekundärfedersystems. Dieser Umstand wirkt sich somit vorteilhaft auf die weitere Verbesserung der Niederflurigkeit bei Niederflurfahrzeugen aus.

Die Charakteristik der Schraubenfeder 9 kann vom vorgegebenen Hub der Zy linder/Kolbeneinheit 1 unabhängig und bezogen auf den Anwendungsfall op timiert werden, indem der Durchmesser des Kolbens 8 gegenüber dem Durch messer des Kolbens 3 geringer ausgelegt wird. Der damit verbundene größere Federweg der Schraubenfeder 9 ermöglicht eine feinfühligere Funktion des Se kundärfedersystems.

Fig. 2 macht die Position der Zylinder/Kolbeneinheit 1 im beschriebenen Aus führungsbeispiel deutlich. An Stelle der bisher eingesetzten vertikal wirkenden Schraubenfedern werden die Zylinder/Kolbeneinheiten 1 mit minimierter Bau höhe positioniert. Die Zylinder/Kolbeneinheiten 6 mit den dazugehörigen Schraubenfedern 9 liegen unterhalb des Querträgers des Fahrwerkes 11 hori zontal und quer zur Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges und nehmen somit keinen Einfluß auf die Bauhöhe des Systems.

Bezugsziffern

1

erste Zylinder/Kolbeneinheit

2

Zylinder

3

Kolben

4

Kolbenstange

5

Hydraulikleitung

6

zweite Zylinder/Kolbeneinheit

7

Zylinder

8

Kolben

9

Schraubenfeder

10

Kolbenstange

11

Fahrwerk

12

Wagenkasten

13

Druckspeicher

14

Drosselventil

Claims

1. Sekundärfedersystem für Fahrwerke an Niederflurfahrzeugen zur Aufnahme von zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten wirkenden Schwingun gen, bestehend aus mehreren untereinander beabstandeten Sekundärfedern, die einerseits mit dem Fahrgestell und andererseits mit dem Wagenkasten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärfeder aus einer zwischen Wagenkasten (12) und Fahrwerk (11) angeordneten ersten vertikal einfach wirkenden Zylinder/Kolbeneinheit (1) zur Kraftaufnahme be steht, deren Zylinder (2) mit dem Fahrwerk (11) fest verbunden ist und deren Kolben (3) mit seiner Kolbenstange (4) am Wagenkasten (12) angelenkt ist - oder umgekehrt -, wobei der Hubraum der ersten Zylinder/Kolbeneinheit (1) über eine Hydraulikleitung (5) mit dem Hubraum einer zweiten Zylinder/ Kolbeneinheit (6), die zur ersten Zylinder/Kolbeneinheit (1) beliebig beab standet und lageunabhängig im Schienenfahrzeug angeordnet ist, verbun den ist, und die zweite Zylinder/Kolbeneinheit (6) mit einer Schraubenfeder (9) derart in Wirkverbindung steht, dass die Schraubenfeder (9) mit ihrem ei nen Ende am Zylinder (7) abgestützt ist und an ihrem anderen Ende über den Kolbens (8) der zweiten Zylinder/Kolbeneinheit (6) beaufschlagbar ist.

2. Sekundärfedersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Hydraulikleitung (5) ein vorgespannter Druckspeicher (13) ge schaltet ist.

3. Sekundärfedersystem noch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hydraulikleitung (5) ein Drosselventil (14) angeordnet ist.

4. Sekundärfedersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (9) den Zylinder (7) der zweiten Zylinder/Kolbeneinheit (6) mit koaxialer Wirkungs richtung umgibt.