DE2108694C2 - Luftfederbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftfederbalg mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Das Federungsverhalten der Gummibälge in Fahrzeugluftfederungen läßt sich neben der Steuerung des Innendruckes vor allem durch die Ausbildung und den Fadenverlauf der eingebetteten Festigkeitsträger beeinflussen. Diese auch für die Formgebung der Bälge bestimmenden konstruktiven Maßnahmen wirken sich allerdings praktisch ausschließlich in Axialrichtung, auf das Fahrzeug bezogen also in Vertikalrichtung auf die Charakteristik aus, während dagegen der Ausgleich der horizontal gerichteten Ausscherkräfte zusätzliche mechanische Führungen erfordert. In dem besonderen Anwendungsfall auf Schienenfahrzeuge führt die seitliche Labilität der Luftfederbälge zu unerwünschten Spurkranzdrücken und daraus folgendem höherem Verschleiß. Mit der Einführung der sogenannten Halbbälge, die meistens unterschiedliche Wulstringdurchmesser aufweisen und als Reaktion auf seitliehe Auslenkungen oder Verdrehungen Rückstellkräfte erzeugen, wurden zwar wesentliche Vereinfachungen in der Konstruktion der Drehgestelle und allgemein des Fahrwerks möglich, und andererseits konnten auch die Spurkranzdrücke in zulässigen Grenzen gehalten werden (vergl. DE-OS 30 135) Federbälge dieser Art zeigten sich jedoch trotz sonst durchaus befriedigendem Federungsverhalten den Dauerbeanspruchungen im Betrieb über länge-

re Zeiträume nicht gewachsen. In dem Schichtenaufbau der Balgwandungen entstanden besonders in den kritischen Übergangsbereichen zu den festliegenden ringförmigen Endwülsten Risse und Gewebeablösungen, die den vorzeitigen Ausfall der betroffenen Luftfederbälge nach sich zogen und wiederholt kostenverursachende Austauscharbeiten notwendig machten.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe zugrunde, die Funktionstüchtigkeit der Luftfederbälge zu verbessern und ihre Lebensdauer wesentlich zu verlängern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der im Kennzeichen von Patentanspruch 1 angeführten Merkmale gelöst.

Bei anderen Arten von Luftfederbälgen, die für die eingangs angeführten Anwendungszwecke nicht geeignet sind, (beispielsweise FR-PS 11 98 448 und DE-OS 19 56 811) ist es grundsätzlich bekannt, den Karkaßumschlag in der Weise auszubilden, daß die freien Enden der Festigkeitsträger dem Anschlagring zugekehrt sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis von der Bedeutung der Querschnittsform des so gestalteten Balgkörpers im Verein mit den besonderen Einbau- und Spannungsverhältnissen gerade des kleineren, in der Regel dem Drehgestell zugeordneten Ringwulstes, wobei die Erfindung von einem Halbbalg mit einem stegig gekrümmten Verlauf der Umrißkanten unter ausdrücklicher Ausnahme des als nachteilig erkannten Kreisbogens ausgeht. In praktischer Ausführung kommen alle in anderen Ebenen als senkrecht zur Achse liegenden Kegelschnitte wie beispielsweise Ellipsen oder Parabeln in Betracht, darüber hinaus aber auch nach anderen Gesetzmäßigkeiten verlaufende Kurven. Durch die Anordnung und Winkelausrichtung der Verstärkungseinlagen läßt sich die gewünschte Querschnittsform einstellen. Ihre Vorteile wirken sich in dem durch die Kurvenkrümmung vorgezeichneten Abiauf der Abroiibewegung der Balgwandungen beim vertikalen Einfedern wie auch vor allem bei seitlichen Auslenkungen aus. Andererseits stehen sie aber nicht isoliert für sich allein, sondern vielmehr in enger Wechselbeziehung zu der Festlegung des kleineren Wulstringes an dem relativ zu dem Wagenkasten winkelbeweglichen Drehgestell. Die erfindungsgemäße Abstimmung des Kernringes auf den in der Praxis gewöhnlich als »Felgenhorn« bezeichneten starren Anschlagring der Halterung gewährleistet zusammen mit der besonderen Schlingenbildung der fadenförmigen Festigkeitsträger im Bereich des Wulstringes und darüber hinausgehend einen festen und gleichzeitig winkelbeweglich den Richtungsänderungen der benachbarten Wandungsteile beim Abrollen folgenden Sitz. Die in völliger Abkehr von den bisherigen Vorstellungen auf die dem Felgenhorn zugekehrte, d. h. also auf die äußere Seite des Kernringes zweckmäßig unter Herstellung einer haftenden Verbindung mit diesem verlegte Anordnung der Fadenenden ermöglicht einen gestreckten, geradlinigen Verlauf der unter Zugspannung stehenden Festigkeitsträger in dem als kritisch erkannten Bereich des Felgenhorns und vermeidet das Aufkommen schädlicher örtlicher Spannungspitzen. Anstelle einer haftenden Bindung oder aber auch als zusätzliche Maßnahme können die freien Enden der Festigkeitsträger in gruppen- oder schichtenweise unterschiedlicher Längenabstufung über den Bereich des Felgenhorns hinaus in die Balgwandung hineingeführt werden, um einen für den beabsichtigten Spannungsausgleich erwünschten allmählichen Kraftübergang zu erhalten.

Zu dem gesamten Wirkungskomplex tritt schließlich auch noch der Einfluß des Kernringes selbst, der sich

durch seine Querschnittsgestaltung bemerkbar macht. Anders als etwa in Fahrzeugluftreifen, für die die in stets gleichbleibendem gegenseitigen Abstand festliegende Einbausiellung der Reifenwülste charakteristisch ist, kommen dem Aufbau und der Form der Kernringe in Luftfederbälgen bestimmte Bedeutung für sein dynamisches Verhalten unter Last zu. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher insbesondere für den Kernring des kleineren Ringwulstes als länglich abgerundete Querschnittsgestaltung ein elliptischer, nieren- oder tropfenförmiger Querschnitt vorgesehen.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung ist

F i g. 1 die Einbauanordnung eines im Querschnitt gezeichneten Luftfederbalges in einem Schienenfahrzeug und

Fig. 2 und 3 eine Einzelheit des Luftfederbalges aus dem in F i g. 1 durch die Kreislinie I umrandeten Bereich in verschiedenartigen Ausführungsformen in vergrößerter Darstellung.

Ein Luftfederbalg 5 ist zwischen dem Wagenkasten 6 und einem Drehgestell 7 eines Eisenbahnwagens eingesetzt. Der Federbalg ist aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen mit eingebetteten Verstärkungseinlagen in Form von Geweben, paraiiel zueinander verlaufenden Einzelfäden oder dgl. aufgebaut und hat die Gestalt eines Drehkörpers mit einem dem Wagenkasten zugekehrten größeren Ringwulst 5a und einem dem Drehgestell zugekehrten kleineren Ringwulst 5b. Die die Drehkörpergestalt des Federbalgs erzeugende Querschnittsfläche weicht deutlich von der Kreisform ab. Das Drehgestell 7, das mit zwei Radsätzen 8 auf den Schienen 9 abrollt, ist ohne die für die üblichen Federungssysteme erforderliche Wiege ausgebildet und trägt auf einem zylindrischen Stützkörper 11 ein Felgenhorn 10 als starren Anschlagring, gegen das sich der kleinere Ringwulst 5b des Federbalgs in druckdichter Verspannung von ai3en anlegt. In ähnlicher Weise ist auch der größere Ringwulst 5a des Federbalges an einem auf einen Stützkörper 12 aufgesetzten Anschlagring 13 am Wagenkasten 6 festgelegt.

Die wesentlichen konstruktiven Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaues und der Halterung des Federbalges 5 im Bereich des kleineren Wulstringes 5b gehen aus den Teildarstellungen hervor. Der Wulstring enthält einen zugfesten Kernring 14, der aus einer größeren Zahl bündelartig zu einem etwa tropfenförmigen Querschnitt zusammengesetzter metallischer Drähte zusammengesetzt und allseitig in den Gummi des Wulstringes eingebettet ist. Der Außendurchmesser dk des Kernringes ist in allen Fällen größer als der Außendurchmesser dh des Felgenhornes 10 bemessen. Der Kernring bildet eine Verankerung für die zwischen beiden Wulstringen 5a und 5b in der Balgwandung durchlaufenden Festigkeitsträger 15, die in Form einer Schlinge um den Ring herumgeführt und mit ihren freien Enden in Richtung nach dem Balgkörper zurückgeschlagen sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind die Fäden 15 nach außen um den Kernring 14 herumgeführt, und ihre eo freien Enden 15a befinden sich auf der dem Felgenhorn 10 zugekehrten Seite in dem Übergangsbereich zwischen Wulstring und Balgkörper. Der Zusammenhalt zwischen den Festigkeitsträgern 15 urd dem metallischen Kernriiig 14 kann durch eine stoffschlüssige Verbindung mit Hilfe eines K'ebers verbessert werden. Eine weitere Verbesserung ist mit der Ausführungsform nach F i 2. 3 möglich. Die Fadenenden 15a sind in diesem Falle gruppen- oder schichtenweise zusammengefaßt in unterschiedlicher Längenabstufung in die Balgwanduiig zurückgeführt, wie es in der vergrößerten Teilansicht verdeutlicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Luftfederbalg für die Abstützung des Wagenkastens von Schienenfahrzeugen auf wiegenlosen Drehgestellen als Halbbalg in Form eines Drehkörpers mit von einer Kreisfläche abweichender stetig gekrümmter Querschnittsfläche und an starren Anschlagringen an den gegeneinander abgefederten Fahrzeugteilen eingespannten Ringwulsten mit wesentlich voneinander abweichenden Durchmessern, in denen von zwischen den beiden Ringwulsten durchlaufenden eingebetteten Festigkeitsträgern umschlungene Kernringe eingebettet sind, wobei der kleinere Ringwulst ohne Klemmung am Drehgestell eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (15S^ der Festigkeitsträger (15) in dem kleineren Ringwulst (5b) auf der dem zugeordneten Anschlagring (10) zugekehrten Seite um den eine länglich abgerundete Querschnittsgestalt und einen gegenüber dem Außendurchmesser (dh) des Anschlagringes (10) mindestens gleich großen Außendurchmesser (d_k) aufweisenden Kernring (14) herumgeführt sind.

2. Luftfederbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsträger (15) mit dem Kernring (14) haftend verbunden sind.

3. Luftfederbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Festigkeitsträger in gruppenweise unterschiedlicher Längenabstufung über den Bereich des Anschlagringes hinaus in die Balgwandi.ng hineingeführt sind.

4. Luftfederbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß de Kernring (14) des kleineren Ringwulstes (5b) eine elliptische, nieren- oder tropfenförmige Querschnittsgestalt aufweist.