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Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge
mit zwischen den abzufedernden Fahrzeugteilen vorgesehenen Luftfederbälgen, von
denen jeder mit seinen Randwulstan an Felgen singespannt und jede Felge wiederum
an einem der abzufederndçn Fahrzeugteile direkt oder indirekt angebracht ist und
bei der die Luftfederbälge ringrinnenförmig ausgebildet sind und einen weitgehend
kreisbogenlörmigen Querschnitt in lotrechter Richtung aufweisen.
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Es ist im Fahrzeugbau und hier insbesondere im Schieiin--fahrzeugbau
bekannt, zum Erreichen guter Fahreigenschaften in allen Betriebsphasen eines leeren,
teilbeladenen oder ganz beladenen Fahrzeuges dieses mit einer Luftfederung zwischen
seinen abzufedernden Fahrzeugteiien zu versehen und diese Luftfederung zudem last-
und/oder gleisbogenabhängig steuerbar auszubilden. Bei der Abfederung von Schienenfahrzeugen
ist die Luftfederung zwischen dem abzufedernden Wagenkasten und einem in tragenden
Laufwerk angeordnet. Die Luftfederbälge, von denen beispielsweise bei einem zweiachsigen
Laufwerk bzw. Drehgestell zwei vorgesehen sind, sind in Felgen eingesptnnt, von
denen die eine Felge am Rahmen des Drehgestelles und die andere am abzufedernden
bzw. abzusttitzenden Wagenkasten angebracht ist.
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Bei einem bekannten, mit Lufttederbäigen ausgestatteten Laufwerk,
d.h. Drehgestell für Schienenfahrzeuge dieser Art, ist auf Je einem Längsträger
des Drehgestells ein Luftfederbalg angeordnet, der über seine eine Felge mit dem
ihm zugeordneten Längsträger des Drehgestells verbunden ist. Jeder Luftfederbalg
ist dabei als torusförmiger, d.h. ringrinnenförmiger Balg ausgebildet und mit einem
etwa kreisförmigen, lotrechten Querschnitt versehen, wobei die Öffnungen an der
Ober- und Unterseite des Luftfederbalges im Bereich der Einspannwülste vorzugsweise
unterschwedliche Durchmesser aufweisen. Zweckmäßigerweise sind die Luftfederbälge
zwischen den abzufedernden Fahrzeugteilen derart angeordnet, daß der Einspannwulst
mit dem größeren Durchmesser nach oben. und der Einspannwulst mit dem kleineren
Durchmesser nach unten weist. Um das mitfedernde Luft volumen der Luftfederbälge
zu erhöhen, sind die Luftfederbälge darüber hinaus über Jeweils ein Verbindungsteil
mit einem Zusatzluftbehälter für ein weiteres mitfederndes Luft volumen verbunden.
Das Besondere an diesen Luftfeaerbälgen liegt dabei darin, daß die Bälge sowohl
die vertikale als auch einen Teil der horizontalen Abfederung des auf ihnen ruhenden
Wagenkastens übernehmen. Darüber hinaus ermöglichei die Luftfederbälge beim Drehen
des Drehgestelles unter dem Wagenkasten eine Drehbewegung bis zu einem gewissen
Ausschlag um eine lotrechte Achse durch den Jeweiligen Luftfederbalg sowie die erforderlIche
Bewegung in Länga- und isuerrichtung. Die Luftfederbälge, die durch deren Pormgebung
eine bestimmte RückstelLkraft besitzen, sind in der lage, den Wagenkasten nach Durchfahren
von Gleisbögen in seine Ausgangslage zurückzuführen, d.h. diesen Wagenbaeten rückzustellen.
Diese Eigenschaft bzw. diese Rücketelikraft der Luftfederbälge ermöglicht das verschleißfreie
RUckstellen des auf ihnen ruhenden Wagenkastens, ohne daß hierfitr beeondere Binrichtungen
erforderlich werden. Trotz zufriedenstellender Fahreigenschaften des luftgefederten
fahrzeuges
hat es sich gezeigt, dak es manchmal erwünscht sein kann; wenn zum einen die Federcharakteristik
der Luftfederbälge in waagrechter Richtung weicher ausgeführt werden könnte und
wenn sie in Fahrzeuglängs- und Querrichtung unterschiedliche Federkennlinien aufweisen
würde, und wenn zum andern die Randwulste der LuftfederbäLge selbst bei Relativbewegungen
zwischen Wagenkasten und Drehgestell infolge Drehwirkung weniger stark beansprucht
werden würden.
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(Stand der Technik: DAS 1 207 420) Um einer derartigen Porderung nach
einer weicheren Jeder kennlinie und somit auch Drehelastizität des jeweiligen tuftfederbalges
Rechnung zu tragen, ist es ferner bekannt, zumindest eine der beiden Felgen eines
Luftfederbalges über eine mechanische Feder, beispielsweise eine Gummifeder am einen
der gegeneinander abzufedernden Fahrzeugteile anzuschließen. Diese Gummifeder ermöglicht
es dem Federsystem in Fahrzeuglängs- und Querrichtung weicher und somit drehelastischer
zu werden, so daß das Federsystem infolge-weitreichender AusBchlagmöglichkeit nach
allen Seiten hin besser dem erwünschten Fahrkomfort angepaßt werden kann.
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Durch das Einbauen der zusätzlichen Gummifeder werden zum einen die
Rückstellkräfte des Federsystems vermindert und zum andern infolge des weicheren
Ausbildens des Federsy3tems die Drehelastizität um die jeweilige lotrechte Achse
er Luftfederbälge erhöht. Dadurch werden zum einen die i'ahreigenschaiten, insbesondere
in engen Gleisbögen, wie sie besonders bei Straßenbahngleisen, U-Bahn-Gleisen od.
dgl.
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üblich sind, begünstigt und es wird zudem der Spurkranzverschleiß
gemindert, Unabhängig davon kann es bei hoher Belastung bzw. Flächenpressung und
beim häufigen Durchfahren von engen Kurven zu einem merklichen Abrieb-des Balges
am unteren Randwulst kommen. Dieser Abrieb kann unter Umetänden zu einem vorzeitigen
Verschleiß führen.
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(Stand der Technik: franz. Patentschrift 1 576 687).
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Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, diese
Verschleißerscheinungen im Bereich der Randwülste zu vermeiden und die Einepannung
des Luftfederbalges an seinen Felgen derart nachgiebig zu gestalten, daß Verklemmungen
des Balges oder erhöhter Abrieb an den Felgen nicht auftreten kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Luftfederung der
eingangs genannten Art dadurch gelost, daß mindesteins eine der Felgen drehbar an
einem der Fahrzeugteile angebracht ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, daß bei starker
Verwindung des Luftfederbalges infolge Drehwirkung desselben, was beispielsweise
beim Einfahren in eine enge Kurve geschehen kann, die Felge mitgehen kann.
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Durch das Mitgehen mindestens einer Felge mit der Drehwirkung des
Luftfederbalges werden die Einspannstellen gleichbleibend beansprucht, d.h. es werden
keine Scherkräfte an diesen Binspannstcllen hervorgerufen, so daß auch kein erhöhter
Abrieb der wulstförmigen Ränder des Luft federbalges,der eine Beschädigung desselben
hervorrufen kann, auftritt. Hinzu kommt, daß durch die erhöhte Drchelastizität des
Luftfederbalges auch Gleisbögen mit wesentlich geringerem Radius als dem Normalradius
durchfahren werden können, und daß durch die Elastizität des Luftfederbalges dieser
sich leichter rückstellen kann. Außerdem wird durch die Drehelastizität die Entgleisungsgefahr
gemindert.
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Bin weiteres vorteilhaftes Ausführungebeispiel der Erfindung besteht
darin, daß zwischen dem Fahrzeugteil und der an ihm drehbar angebrachten Pelge ein'Wälzlager
vorgesehen.
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ist.
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Des weiteren besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß zwischen
dem Fahrzeugteil und der an ihm drehbar
angebrachten Felge ein Gleitlager
vorgesehen ist.
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Außerdem kann sich die Erfindung noch dadurch auszeichnen, daß zwischen
dem Fahrzeugteil und der an ihm drehbar angebrachten Felge ein Drehpfannengelenk
vorgesehen ist.
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In all diesen drei Varianten läßt sich die am Fahrzeugteil drehbar
angebrachte Felge leicht und einfach auf deren Abstützung am Fahrzeugteil bewegen.
Dadurch, daß sich die Felge leicht an deren Abstützung bewegen läßt, werden die
Einspannstellen des Luftfederbalges an dieser bewegbaren Felge erheblich weniger
beansprucht und insbesondere einem geringeren Verschleiß unterworfen. Die Wälzlager
können dabei als Kugel-, Walzen- oder Zylinderlager ausgeführt sein; desgleichen
können die Gleitlager als Gleitplatten oder Gleitringe ausgeführt sein. Bei der
Ausbildung der drehbaren Lagerung als Drehpfannengelenk ist die drehbare Felge vorzugsweise
mit der Kugel und die Abstützung für die drehbare Felge mit der Pfanne ausgestattet.
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Zum Zwecke einer verschleißarmen Gleitführung kann das Drehpfannengelenk
und/oder das Gleitlager mit eInem-rvibungsarmen Belag z.B. einem Teflon versehen
sein.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Quermittelschnitt durch die erfindungsgemäße
Luftfederung mit einer als Wälzlager'ausgeführten Lagerung für mindestens eine Felge,
Fig. 2 einen Quermittelsohnitt durch die Luftfederung nach Figur 1 mit einer als
Gleitlager ausgeführten Lagerung für die drehbare Felge und Fig. 3 einen Quermittelschnitt
durch die Luftfederung nach Figur 1 mit einer als Drehpfannengelenk
ausgeführten
Lagerung für die drehbare Felge.
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Zwischen zwei gegeneinander abzufedernden Fahrzeugteilen, von denn
daß eine Fahrzeugteil der Wagenkasten 1 und das andere das Laufwerk, bei Schienenfahrzeugen
beispielßweise das Drehgestell 2 sein kann, ist eine von Luftfederbälgen 3 gebildete
Luftfederung vorgesehen, deren Luftfederbälge über ihre Randwulst 4 in Pelgen 5,
6 fest eingespannt sind.
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Jeder Luftfederbalg 3 ist hierbei als ringrinnenförmiger Balg mit
in lotrechter Richtung weitgehend kreisbogenförmigen Querschnitt ausgeführt und
mit unterschiedlichen Öffnungsweiten in Bereich seiner Randwulste 4 versehen.
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Bs hat sich bisher als vorteilhaft erwiesen, die größere Öffnungsweite
des Luftfederbalges 3 der Abstützung -desselben au Wagenkasten 1 und die kleinere
Öffnungsweite der Abstützung des Balgen am Drehgestell 2 zuzuordnen. Die die Randwulste
4 des Luftfederbalges 3 haltenden Felgen 5, 6 sind hierbei an den gegeneinander
abzufedernden Fahrzeugteilen direkt oder indirekt über eine Abstützung 7 vorgesehen,
wobei gemäß der Brfindung mindestens eine der Felgen, z.B. die Peige 6 drehbar an
dem ihr zugeordneten Fahr@eugteil, z.B. Dr@hgestell 2 vorgesohen ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die drehbare Lagerung
der einen Felge 6 als Wälzlagerung 8 ausgeführt wobei diese Lagerung dadurch gebildet
wird, daß zwischen der Felge und der sie stützenden und hier mit dem Drehgestell
2 verbundenen Abstützung 7 das Wälzlager vorgesehen ist. Die Felge 6 ist als allseitig
geschlossene Folge ausgeführt, ua auf diese Weise ein Entweichen der Luft aus dei
Luftfederbalg 3 zu verhindern. Das Wälzlager 8, das zwischen dieser Felge 6 und
der Absttitsung 7 an Drehgestell 2 vorgesehen ist, kann dabei als ein Xugel-, Walzen-
oder Zylinderdrehkranz ausgeführt sein, dessen eine Käfighälfte 9 mit der Folge
und dessen andere Käfighälfte 10 mit der Abstützung verbunden ist.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem
nach Figur 1 im wesentlichen nur dadurch.
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daß statt des Wälzlagers 8 hier ein Gleitlager 11 yorgesehen ist.
Dieses Gleitlager 11 kann hierbei aus einzelnen Gieitplatten oder aus Gleitringen
12,- 13 bestehen, ton denen ein Gleitring 12 bzw. ein Teil der Platten an der Felge
6 und der andere Gleitring 13 bzw. der andere Teil der Platten an der Abstützung
7, die wiederum mit dem Drehgestell 2 verbunden ist, angebracht sind. Dadurch, daß
die Drehbewegung der drehbaren Felge 6 nicht um 3600 zu erfolgen braucht, sondern
nur einige Grade beträgt, können bei Anwendung von Gleitplatten als Gleitlager 11
diese Platten in deren Größe dem Drehausschlag d.h. dem Drehwinkel angepaßt sein.
Auch bei diesem Ausführungßbeispiel ist die Felge 6 als eine geschlossene Felge
ausgeführt, um auch hier das Entweichen der-Luft aus dem Luft federbalg 3 zu verhindern.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich wiederum
von dem vorgenannten dadurch, daß als Drehlagerung für die drehbare Felge 6 ein
Drehpfannengelenk 14 vorgesehen ist. Das Drehpfannengelenk 14 ist hierbei in der
Drehachse x durch das Zentrum des Luftfederbalges 3 vorgesehen, und es besteht aus
einem Kugelgelenk 15 und einer Drehpfanne 16, von denen beispielsweise die Kuge4tM
Pelge 6 und die Drehpfanne mit der Abstützung 7 des Drehgestelles 2 verbunden sind.
Zwecks besserer Gleiteigenschaften kann das Drehpfannengelenk 14 mit reibungsarmen
Auilagen versehen sein, die vorzugsweise als in die Dre1-pfanne 16 eingelassene
Plättchen ausgeführt sein können.
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Bei einer derartigen Ausbildung der Drehpfanne 16 ruht das Kugelgelenk
15 auf diesen verschleißarmenPlätechen auf, die vorzugsweise aus einem Teflon oder
dgl. bestehen können. Bei Ausbildung der Drehlagerung als Drehpfannengelenk 14 kann
es vielfach von Vorteil sein, wenn das
Drehpfannengelenk derart
ausgeführt wird, daß es dem Luft federbalg 3 in Fahrzeuglängsrichtung einen größeren
Kippweg als in.Fahrzeugquerrichtung ermögiicht, Eine derartige Anordnung des Drehpfannengelenkes
14 ermöglicht eine in Fahrzeuglängsrichtung anders als in Fahrzeugq,uerrichtung
sich gestaltende Federkennlinie', wodurch die Luftfederung den gewünschten Anforderungen,
nämlich in Fahrzeuglängsrichtung weichere Federkennung, in Fahrzeugquerrichtung
härtere Federkennung leichter angepaßt werden kann.
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In der Beschreibung wurde die Erfindung in der Art geschildert, daß
jeweils nur eine der Felgen 5, 6, nämlich die Felge 6 drehbar am einen Pahrzeugteil,
z.B. am Drehgestell 2 angebracht ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide
Felgen 5, 6 drehbar an ihren Fahrzeugteilen (Wagenkasten 1/Drehgestell 2) vorzusehen,
und es ist ferner möglich, Kombinationen von Drehlagerungen an einem und demselben
Luftfederbalg 3 vorzunehmen. Bei Kombinationen kann beispielsweise die eine der
Felgen 5, 6, vorzugsweise wird dies aus Preisgründen diejenige Felge 5 mit der größeren
Öffnungsweite sein, über ein Gleitlager 11 am Fahrseugteil, z.B. Wagenkasten 1 angebracht,
und es kann die andere, die kleinere Felge 6 über ein Wälzlager 8 oder Drehpfannengelenk
14 am anderen Fahrzeugteil, z.B.
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Drehgestell 2 vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, die Drehlagerungen
8, 11, 14 der Felgen 5, 6 derart auszubilden, daß eine oder beide Felgen in Fahrzeuglångsrichtung
einen größeren, in Fahrzeugquerrichtung dagegen einen kleineren Weg um eine Kippachse
beschreiten können.
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Für den Fall, daß die Drehbewegung der Felgen 5, 6 und somit des Luftfederbalges
3 eine bestimmte Größe nicht überschreiten darf, ist es ferner möglich, Begrenzungen
an den drehbaren Felgen vorzusehen.