DE1530114A1

DE1530114A1 - Federung fuer Fahrzeuge,insbesondere Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1530114A1
Application number: DE19651530114
Authority: DE
Inventors: Lipsius Dr-Ing Joh Martin
Original assignee: Rheinstahl Henschel AG
Current assignee: Rheinstahl Henschel AG
Priority date: 1965-09-01
Filing date: 1965-09-01
Publication date: 1969-08-28
Also published as: DE1530114B2

Description

Federung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge Schienenfahrzeuge, insbesondere schnellaufende Güterwagen und Drehgestellfahrzeuge besitzen häufig eine Querfederung für den Wagenkasten, um. die seitlichen Anlaufstöße zu mildern und die Querbewegungen des Wagenkae:ens elastisch aufzufangen. Für die Querfederung werden größtenteils von der eigentlichen Feder unabhängige Elemente verwendet. Dabei haben Pendel- oder Sehakonaufhängung die weiteste Verbreitung gefunden. An- dererseits werden in zunehmenden Maße gemeinsame Elemente für die Senk- recht- und Querfederung angewendet. Hierbei wird vielfach die Flexieoil-Wirkung (Querelastizität beim parallelen Verschieben der Pederendfläehen) von senkrecht angeordneten Schrauben und Gummifedern für die querfederung ausgenutzt.
Zum Erzielen eines günstigen Querschwingungsverhaltens, insbesondere zum Erzielen einen überkritischen Laufwerken in Bezug auf die Quer- schwingungserregungen durch den Sinuslauf bei höheren fahrgeaehwindigkeiten, ist die Querschwingungsfrequenz des Wagenkantens möglichst tief zu legen. Bei druckbelasteten Schraubea-und äummifedern können wegen der Ausknickgefahr für die Federn und wegen des zur Verfügung stehenden Bauraumes usw. vielfach nicht die erforderlichen niedrigen Querfederkönstanten erreicht werden. Dann wird häufig eine Kombination von Flexicoil-Wirkung und Pendelaufhängung angewandt, um die niedrigen Eigenfrequenzen zu erreichen. Da die Pendelaufhängung, insbesondere die Wiegenkonstruktion von Drehgestellfahrzeugen verhältnisnälig großen Bauaufwand erfordert, wird nach den genannten gemeinsamen Ele- menten für Senkrecht-, und Quer- (Länge-) federung gestrebt.
Die Erfindungsaufgabe besteht darin, bei einer Flexicoil-federuns mit üblichen Abmeaeungen und ausreichender Knicksicherheit eine beliebig niedrige Querfederkonstante ohne großen Bauaufwand zu verwirklichen oder bei vorhandener Flexieoil-Federung nachträglich eine wesentlich größere Querweichheit zu erzeugen. Die Flexicoil-Wirkung z.B. von Schraubenfedern beruht auf der paralle- len Verschiebung der Tederendflächen 2 und 3 (Feg. 1), so daß die ,1 Mittellinie der Feder S-förmig verformt wird(entsprechend einer halben Cosinus-Linie). Die Parallelhaltung der Federendtlächen wird durch Teile des Fahrzeugrahmens bewirkt. Als Folge einer seitlichen Feder- auslenkung greift die senkrechte Last mit einer bestimmten Exzen- trizität an, übt also ein Rückstellmoment von bestimmter Größe aus.
Die querfederkonstante wird wie die Senkrechte durch Windungsdurohnesser, Dx,ahtdurchmesser und #indungszahl bestimmt, außerdem aber durch die Höhe der Feder.
Maßgeblich für die querfederkonstante einer festgelegten Feder ist die Krümmung der Kittellinie 10 bei der Auslenkung. Diese Erkenntnis wird zur Lösung der Aufgabe ausgenutzt. Durch die Höhe der Feder ließe sich die Krümmung der Mittellinie, also die Querkonstante beeinflussen, ohne die senkrechte Federkonstante zu verändern. Hierfür ist jedoch großer Bauraum erforderlich und die Knickstabilität der Feder nimmt sehr stark ab. Eine Verringerung der Krümmung der Federmittellinie ist auch gegeben, wenn eines der beiden Federenden 2, 3 nicht mehr parallel zu dem anderen verschoben wird, sondern bei der Verschiebung eine Neigung um eine Achse quer zur Verschiebungsrichtung ausführen kann. (Feg. 2) Die Feder 1 wird dann nicht mehr in der Form einer halben Cosinus-Linie busgelenkt, sondern in der Fora einer Parabel. Durch die geringere Krümmung der Federmittellinie 10 ist der Auslenkwideratand stark herabgesetzt, die querfederkonstante ist also gegen- über der parallelen Verschiebung der Federenden erheblich vermindert. Die praktische Durchführung kann durch gelenkige Lagerung 5 des be- treffenden Federtellers 4 erfolgen (Fis. 3). Durch Lagerungen des Federtellers, die ein mehr oder weniger starkes Rüekatellzonent 11 gegen die Federtellerneigung ausUben.(Fig. 4), sind alle Zwischen- werte zwischen der Querfederkonstantenbei Parallelverschiebung der Federenden und bei gelenkiger Lagerung eines Federtellers zu erreichen. Bei Rückßtellqomenten, die größer sind als das zur Parallelverschiebung der Federendiläche erforderliche, wird eine gröbere Federkonstante erreicht. Bei Anwendung einer reinen Drehachse korm:. die Anordnung nur an einem Federende infrage. Würde das Gelenk an beiden Federenden angeordnet, so würde das ganze Federsystem ausknicken und es Are keine Rückstellkraft vorhanden. Bei den Ausführungen, die eiARückstellmoment 11 auf die Federteller übertragen, können beide Federenden in der gleichen weise ausgerüstet werden (Fig. 5), sofern dadurch noch keine In- stabilität in Querrichtung hervorgerufen wird.
Als Ausführungen mit Rückstellsoment kommen infrage: Schneidenlagerungen mit verschiedenen Abwälzradien 6 und 7 (Fig. 6), biegeelastische Unterlagen (Fig. 7), mit starrer 12 und gelenkiger Iagerung 13, Gummizwisehenlagen 14 (Fig. 8) oder einzelne Federelemente. Bei diesen können durch rotationssymmetrische Ausbildung in den beiden Ache:-riehtungen gleiche Rückstellaoaente erzielt werden, bei nicht rotation4-symmetrischer, z.B. sattelförmiger (Fig. 9) Ausbildung eines Gummi- elementes 15 ein Unterschied zwischen dem RUckstellmoment in Länge-und :juerrichtung hervorgerufen werden,so daß auch die Federkonstanten in beiden Richtungen verschieden sind. Elastische Zwischenlagen er- geben durch ihre Schubverformung eine weitere Verringerung der resul- tierenden Querfederkonstanten.
Durch Begrenzung der Neigung der Federteiler auf einen bestimmten Neigungswinkel mittels Anschlägen 9 kann eine geknickte Federkennlinie erzeugt werden (Fig. 4 und Fig,10 Kurve a).
Bis .-,ur Grenzneigung des Federtellers verläuft die federkennlinie flacher, während sie nach Erreichen der Grenzneigung steiler wird. Solche Verhältnisse sind vielfach erwünscht, um zu große :Zuerausschläge der Fahrzeugfederung zu vermeiden.
Bei nichtlinearen Rückstellmoeent 11 auf den Federteller 4 entsteht auch eine nichtlineare Federkennlinie bezüglich der Querfederung Wenn z.B. bei Abwälzradien der eine als Hyperbel 6, der andere als ebene Fläche ausgebildet wird, ist eine progressive c,2uerfedei-kenn-0 linie (Fig.10) vorhanden, bis durch ErschUpfen der Neigungsmöglichkeit am Punkt A ein Übergang in einer linearen Federkonstante vorhanden ist. Durch umgekehrte Schmiegungsverhältnisse sind degressive Tederkennlinien b und d (Fig. 10) zu erreiäien.
Zur- Vermeidung des aleitens von Abwälzflächen oder des Querfederunaeanteiles von elaetiachen Zwischenlagen können formgch1üsnige Ver- bindungen wie Anschläge und Versahnungen 16 verwendet werden.

Claims

Pafentansprüche 1. Federung für Fahrzeuge insbesondere Schienenfahrzeuge mit lotrecht angeordneten Schraubenfedern, Gu mifedern oder Luftfedern, die außer der lotrechten Federung die Aufgabe einer Ilorizontalfederuni- erfüllen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine sich gegen die Feder abstützende Federteller (4) oder die eine Fedei#endfläche (2) um eine oder mehrere horizontale Achsen (5) drehbar gelagert ist, zum Zwecke der Verringerung der horizontalen Federkonstanten.
2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (4) mit einem oder mehreren Gelenken gelagert ist.
3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (4) auf Schneiden gelagert ist.
4. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verminderung der Drehung des Federtellers (4) durch ein mit der Federtellerneigung linear, progressiv oder degressiv wachsendes RückstelCmoment (11) die horizontale Federkennlinie in entsprechender .reise linear, progresjiv oder degressiv gestaltet wird.
5. Federung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellmoment (11) durch ein sich gegen den Federteller (j+) abstützendes Fe ernaar ausgeübt wird.
6. Federung nach hnspruc:. 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellmoment (1 i) .durch elastische Zwischenlagen insbesondere Gunimizwioc_ienla@en ausgeübt wird.
7. Federung nach Anspruch 4, dadurc'-i gekennzeichnet, daß das Rückstellmoment (11) durch biegeelastische Auflagefl.;chen des Federtellers ausgeübt wird. B.
Federung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellmoment (11) durch schneidenähnliche Abwälzflächen mit unterschiedlichen Krümmungen ausgeübt wird.
9. Federung nach Anspruch 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rückstellmoment ausübenden Elemente rotttionssymmetrisch angeordnet sind.
10. Federung nach Anspruch 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rückstellmoment ausübenden Elemente nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sind.
11. Federung nach Anspruch 4-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federtellerneigung mittels Anschlzgen begrenzt wird.
12. Federung nach Anspruch 4-11, dadurch gekennzeichnet, dafi beide Federteller (4 und 8) bzw. Federflächen (2 und 3) die Neigungsmöglichkeit gegen ein Rückstellmoment besitzen.