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Federung für Schienenfahrzeuge mit Drehgestell Bei Schienenfahrzeugen
mit Drehgestell wird zwischen Wagen" kästen und Drehgestell eine Federung vorgesehen-
zur Aufnahmeder senkrecht und in Querrichtung auftretenden. Kräfte und der beim
Drehen des Drehgestelles unter dem Wagen auftretenden Wege: Diese Federung solle*
so beschaffen sein, daß` sie die in senkrechter Richtung auftretenden Druckkräfte
auch bei hoher $elastüng--aufzunehmen vermag, daß auch die in Querrichtung auftretenden
Kräfte innerhalb eines bestimmten Weges abgefedert werden, daß aber der beim Durchfahren
von Kurven auftretenden. Verdrehung des Drehgestelles gegen den Wagenkästen keine
zu hohen Rückstellkräfte entgegenwirken, da dadurch der Fahrzauglauf beeinträchtigt
und der Spurkranzversahleiß erhöht würde. Eine Federung, die diesen Bedingungen
zuaindesten annähernd genügt, ist die Gasfederung, die jedooh neben. dem wesentlich
höheren
technischen Aufwand und dem Luftbedarf, der in den meisten Zügen nicht zur Verfügung
steht, auch den Nachteil aufweist, daß die Rückstellkräfte, die der Drehung des
Dreh= .gestelles bei Kurvenfahrt entgegenwirken,_ebenso groß sind, wie die Rückstellkräfte
in Querrichtung.
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Es sind ferner Wagenkastenfederungen verschiedener Konstruktionen
bekannt, die neben der senkrechten Federung auch die Rückstellkräfte für die. Querbewegung
des Wagenkastens aufnehmen, diese Federsysteme sind jedoch in Fahrtrichtung durch
Anlenkstangen, Anschlagplatten oder Gummielemente geführt, wo daß sich der Wagenkasten
über seitliche Gleitstücke oder Rollenführungen und, bei Drehgestellen mit Wiegenträger,
über eine Drehpfanne auf die Wiegenfederung abstützt, Auch bei diesen Konstruktionen
treten beim Kurvenlauf Rückstellkräfte auf, die sich auf den Spurkranzverschleiß
ungünstig auswirken. Durch den Gegenstand der Erfindung wird die Aufgabe gelöst,
eine Federung zu schaffen, bei der die der Verdrehung des Drehgestelles gegen den
Wagenkasten beim Kurvenlauf entgegen.-wirkenden Rückstellkräfte,-die der Querverschiebung
entgegenwirkenden Rüokstellkräfte und die senkrechten, die Belastung; aufnehmenden
Kräfte weitgehend unabhängig voneinander eirege---stellt werden können.
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Dies wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer druck--elastischen
und biegungsfihigim Federanordnung erreicht, die mit dem einen Fahrzeugteil, also
dem Wagenkasten oder dem Drehgestell, fest verbunden ist und sich an dem anderen
Fahrzeugteil, also dem Drehgestell bzw. dem Wagenkasten, mit einer bogenförmigen
oder galligen Fläche abstützt.
Die drück- und biegungselästische
Federänordnung-kann im einfachsten Fall aus einer Gummlfeder bestehen, 'die sowohl
gegen Druckkräfte als auch gegen Schubkräfte nachgiebig ist .und deren eines Ende
mit dem einen Fahrzeugteil-starr verbunden ist, während sich am anderen Ende die
bogenförmige oder bullige Auflagefläche für den anderen Fahrzeugteil befindet: Blei
einer solchen Federanordnung sind aber :die Rückstellkräfte in den verschiedAeen
Richtungen von-der Belastung in anderen Richtungen abhängig, so daß die Abstimmung
der Quer- und Längsfederung auf die jeweiligen Erfordernisse sich auch auf die Federung
in senkrechter Richtung auswirkt.
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Gemäß: der weiteren Erfindung-enthält deshalb zweckmäßig die Federanordnung
zwei hintereinander angeordnete Federelemente, von denen das eine vorzugsweise die
'Druckkräfte und das andere vorzugsweise die bei der Biegung der Federanordnung
auftretenden Kräfte aufnimmt. Dadurch wird esermöglicht, die Federung in senkrechter
Richtung weitgehend unabhängig von der Quer- und-Längsfederung zu machen.
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Um eine-gute : Federung in senkrechter Richtung zu erhalten, können
die die Druckkräfte aufnehmenden Federelemente aus mehreren zweckmäßig zwei entgegengesetzt
geneigten Druck-Schub- Gummifedern bestehen.
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Als Federelement, das die bei der Biegung der Federanordnung auftretenden
Kräfte aufnimmt, kann zweckmäßig eine.Schubgummifeder mit gebogenen Endflächen verwendet
werden, oder aber ein- Gummikugelgelenk oder ein Gummidrehgelenk, wie es als sogenannter
,Silentbloc bekannt ist. Zur Einstellung der der-Quer- oder längsverschiebung entgegenwirkenden
Rückstellkräfte können Zusatzfedern vorgesehen sein, die der Biegung der Federanordnung
in
Quer- bzw. Längsrichtung entgegenwirken, wodurch es ermöglicht
wird, die Rückstellkräfte in Quer- und Längsrichtung unabhängig voneinander zu beeinflussen.
Es können auch in an sich bekannter Weise Zusatzfedern vorgesehen sein, die beim
Überschreiten einer bestimmten Fahrzeugbelastung ebenfalls Druckfräfte aufnehmen
und so die die Druckkräfte aufnehmenden Federelemente der Federanordnung entlasten
und eine progressive Federung ermöglichen. Schließlich kann zur Erzielung einer
größeren Auflagefläche und damit zur Erzielung eines größeren Reibschlusses auf
der bogenförmigen oder balligen Fläche eine Auflage aus elastischem IViaterial angebracht
sein.
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Ausführungsbeispiele von Federungen nach der Erfindung sind in den
Abbildungen 1 bis 9 schematisch dargestellt.
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Abb. 1 zeigt von oben :gesehen ein Drehgestell und läßt die Lage der
Federanordnung zum Drehgestelle erkennen.
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Die Abbildungen 2 und 3 zeigen eine einfache Ausführungsform des Gegenstandes
der Erfindung im Längs- und Querschnitt.
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Abb. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform in Wagenlängsrichtung geschnitten.
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Abb. 5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform in Wagenquerrichtung geschnitten.
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Die Abbildungen 6 und 7 zeigen zwei weitere.Ausführungsformen in Wagenlängsrichtung
geschnitten.
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Abb. 8 und j zeigen eine-weitere Ausführungsform im längs-und Querschnitt.
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Abb. 1 zeigt ein Drehgestell 1 an dem die Federanordnungen 3 beiderseits
des Drehgestelldrehpunktes 4 angeordnet sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abbildungen 2 und 3 besteht diese
Federanordnung 3 aus einer mehrschichtigen Gummifeder 5, an deren oberem Ende sich
eine Platte 2 mit ballig geformter Abroll-
Fläche befindet. Die
Stahlzwischenlagen 6 der Gummifeder. können eben sein, zweckmäßiger ist es, sie
der Abrolifläche entsprechend ebenfalls bogenförmig auszubilden. Die Grundplatte.
7 dieser Feder ist am Drehgestdlrahmen seitlich an der aus Abbildung l ersichtlichen
Stelle aufgeschraubt oder zwischen Führungsleisten. gehalten und zweckmäßig in.
gleicher Weise gekrümmt wie die-Btahlzwischenlagen. Während bei ebener Grundplatte
und ebenen Stahlzwischenlagen das Federelement hauptsächlich auf Biegung beansprucht
wird,. überwiegen bei kreisbogenförmiger Ausbildung der Teile die Schubbeanspruchungen.
In Abb. 2 ist in strichpunktierten_Zinien die Gtellung angedeutet, die die Federanordnung
beim Durchfahren eines Gleisbogens einnimmt. Eine solche Schräglage hat eine Änderung
der. Federkenn-.linie gegen senkrechte Druckbeanspruchung zur Folge, die jedoch
in Kauf genommen werden kann. Die dargestellte Verschiebung tritt beim Durchfahren
der kleinsten zulässigen Werkstattkurve aüf.-Beim , Durchfahreh der kleinsten. im
Betrieb zugelassenen Kurvenradien vön etwa 250 m beträgt der Ausschlag nur
etwa die Hälfte und der maximale='Abro lweg beträgt etwa 70 mm. Die sich daraus-ergebende
Schräglage der Pederanordnung hat praktisch keinen nachteiligen Einfluß mehr auf
die Federcharakteristik für die senkrechte Druckbeanspruchung. Wie Abb. 3 zeigt,
ist die Abrallfläche 2 nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Querrichtung
gekrümmt. Auf dieser Krümmung rollt sich: der Wagenkasten bei Querbewegungen ab-.
Obwohl die Krümmungen in längs- und Querrichtung verschiedene Krümmungsradien haben
können und die Bi-egungscharakteristk der Federanordnung in :Länge- und Querrichtung
verschieden ist, sö daß auch di®°Rückstellkräfte in Länge- und. Querrichtung unterschiedlich
eingestellt werden können, wird es -in vielen Fällen" mit dieser einfaohen,Anordnün,g
nicht möglich- sein, die-'- Quer- .d läng-a:federung -auf die e- . weiligeri Erfordernisse
.ohne de,be auch; die senkrechte Federung zu. beeinflussen,
Eine
weitgehend unabhäng.ge Einstellung der längs- und Querfederkräfte und der senkrechten
Federung ist dadurch erreichbar, däß'die Federanordnung zwei hintereinander angeordnete
Federelemente enthält.
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Abb: 4 zeigt eine Anordnung, bei der zur Aufnahme der senkrechten.
Druckfkräfte zwei geneigt zueinander angeordnete Druck- Schub-Gummifedern in einem
Halter 9 angeordnet sind. Dieser Halter 9 ist auf einem schubweichen Gummielement
10 gelagert, das wie dargestellt aus mehreren Gummischichten mit Stahlzwischenlagen
bestehen kann und zweckmäßig gekrümmt ist. Die Grundplatte 11 der Federanordnung
ist wieder mit dem Fahrgestell-t fest verbunden, während das obere Ende der Federanordnung
wieder eine Platte 2 mit ballig geformter Abrollfläche trägt, auf der der Wagenkasten
ruht. Zur Erzielung einer progressiv-verlaufenden Federkennlinie bei senkrechter
Belastung kann ein weiteres Federelement 12 vorgesehen sein, das erst dann wirksam
wird, wenn eine bestimmte Fahrzeugbelastung überschritten wird.
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Eine ähnliche Anordnung wie Abbildung 4 zeigt Abb. 5, wobei die die
senkrechte Belastung aufnehmenden Druck- Schub-Gummifedern 8 in. einer gegen die
Lage in Abbildung 4 um 90 0 gedrehten.hage angeordnet sind. Zur Aufnahme Aer Querkräfte
sind zusätzlich Federelemente 13 vorgesehen, dadurch werden die Rückstellkräfte
in Querrichtung vergrößert, ohne daß die Rückstellkräfte in Längerichtung.merklich
beeinflußt werden.
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Abb. & zeigt eine -ähnliche Anordnung wie Abb. 4 bei der an Stelle
der geschichteten Gummifeder 10 ein. Gummikugelgelenk 14. vorgesehen ist.
An Stelle eines Gummikugelgelenkes kann. auch ein Gummidrehgelenk verwendet werden,
etwa in. der als Silentbloo, bekannten Ausführungsfora. Dadurch kann erreicht werden,
daß die
Rückstellkräfte in Querrichtung erheblich größer werden
als die Rückstellkräfte in längsrichtung.
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Abb. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der an Stelle der in der Ausführungsform
nach Abb. Q- vorgesehenen-Druck- Schub--Gummifedern zur Aufnahme der senkrechten
'Druckkräfte eine sogenannte Glockenfeder vorgesehen ist, bei der Walkringe 15 zwischen:
Zapfen 16 und glockenförmigen Teilen 17 liegen. Als Biegungsfeder kann hier wieder
ein: Federelement 10 Eve in den Ausführungsformen nach Abbildurig 4 und 5 oder-auch-ein
Gummikugelgelenk oder Gummidrehgelenk wie in hbb. 6 verwendet werden.
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Bei den vorstehend beschriebenen-Ausführungsformen läßt=es sich nicht
vermeiden, daß die die senkrechte Belastung aufnehmenden Federn, wenn sich die Federanordnung
durch die Drehung des Drehgestelles neigt, unterschiedlich belastet werden. Dadurch
kann die Abrollbewegung der Abrollfläche 2 beeinträchtigt werden.-Dies läßt sich
dadurch vermeiden, daß wie n Abbildung 8 und-9 dargestellt, die Reihenfolge der
Federn vertauscht- wird, derart, daß die die senkrechten Belastungen aufnehmenden
Federelemente an der Schwenkbewegung, die die kbrollfläche2 ausführt., nicht teilnehmen:
Bei dieser Anordnung sind die die :senkrechten Druckkälrfte aufnehmenden Druck-
Schubgummif edern 20 mit dem Drehgestellrahmen höhenverstellbar fest verbunden.
Diese Federn trägen_en Zwischenstück 21, auf dem über ein schubweiches Gummielement
22 und Stützen 23 die Platte 2 mit ballig geformter Abrollfläche angeordnet` ist;-
Bei dieser An-Ordnung wird bei Verdrehung des Drehgestelles gegen den Wagenkasten
die BAegungsbeanspruchung von dem schubweichen Federelement 22 so weitgehend aufgenommen"
daß die Federn 20 nur geringfügig unterschiedlich belastet sind. Auch hier können
wieder Zusatzfedern 2¢ vorgesehen sein, um den die senkrechten Belastungen aufnehmenden
Teil der Federanordnung eine progressive Charakteristik zu geben.. -
Diese
Zusatzfedern bringen darüber hinaus noch den Vorteil, daß bei starker Belastung
d.h. beispielsweise bei voll besetztem Fahrzeug die Querfedercharakteristik der
Federanordnung härter wird, was erwünscht ist. Auch bei dieser Anordnung kann das
schub4eche Federelement 22 wieder wie bei der Anordnung nach Abb. 6 durch ein Gummikugelgelenk
oder ein Gummidrehgelenk ersetzt werden. Zur Abstimmung der Querfederung können
auch hier wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 Zusatzfeder*orgesehen werden,
die zusätzliche Rückstellkräf te in Querrichtung erzeugen.
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Bei den Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß die Federanordnung
mit dem Irehgestell starr verbunden ist und sich die bogenförmige oder ballge Fläche
2 am Wagenkasten abrollt. Selbstverständlich können sämtliche Anordnungen auch so
angeordnet werden, daß sie am Wagenkasten starr befestigt sind und sich die Fläche
2 am Drehgestell abrollt.