DE2305878A1

DE2305878A1 - Luftfederung fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2305878A1
Application number: DE19732305878
Authority: DE
Inventors: Helmut Thum
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Wegmann and Co GmbH
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1974-08-22

Description

Luftfederung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Luftfederung für Schienenfahrzeuge, mit einem zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestellrahmen angeordneten, offenen, torusförmigen Federbalg, dessen innerer und äußerer Rand mit Wulsten versehen ist, die an je einer inneren und äußeren Felge befestigt sind.
Bei den bekannten Luftfederungen weist der Wulst am inneren Rand des Federbalgs und der Übergang von diesem zum Federbalg aus konstruktiven Grunden eine erhöhte Formsteifigkeit auf.
Wenn die Felge starr mit dem Drehgestellrahmen bzw. dem Wagenkasten verbunden ist, treten deshalb in diesem Bereich große Spannungsspitzen auf, die schließlich zu einer vorzeitigen Zerstörung der Luftfeder führen. Die Spannungsspitzen bestehen hauptsächlich aus Torsionsspannungen, die durch das Ausdrehen des Drehgesteiles unter dem Wagenkasten beim Fahren im Gleisbogen hervorgerufen werden. Es entsteht hierbei eine oszillierende Drehbewegung zwischen den Wulsten des Federbalgs, die bewirkt, daß der im Durchmesser kleinere und steifere Wulst,zusätzlich zu seinen aus dem Luftdruck resultierenden Zug- und Druckspannungen, Torsionsspannungen aufnehmen muß.
Da der innere Wulst sehr formsteif ist, kann er diese Torsionsspannungen nicht durch Drehschubbewegungen innerhalb seiner Gummigschichten abbauen. Die zwischen den Gummischichten befindlichen Gewebeeinlagen können hierdurch keine Relativbewegungen zueinander machen und lösen sich von den Gummischichten ab. Der Luftfederbalg wird von innen her zerstört, Außerdem entsteht zwischen der Hohlkehle des inneren lstes und der ihm zugeordneten Felge eine Relativbewegung 9 die durch Gummiabrieb das darunter befindliche Gewebe von außen her zerstört.
Die Erfindung geht von der an sich bekannten Erkenntnis aus9 daß zur Verhinderung der obengenannten Zerstörungserscheinungen ein zwischen die Felge des inneren Wulstes und die Verbindungsteile dieser Fdge mit dem Drehgestellrahmen oder dem Wagenkasten eingeschaltetes Lager dienen kann, das so beschaffen sein muß, daß es einerseits die verhältnismäßig hohe vertikale Drucklast aus der Luftfederbelastung aufnehmen kann und hierfur dauerfest sein muß9 daß weiterhin die im Federbalg eingeschlossene Luftmenge nicht nach außen entweichen kann9 und daß die oszillierenden Drehbewegungen des inneren Wulstes von ihm auf genommen werden.
Bei einer bekannten Luftfederung (DT-OS 20 60 960 und DT-OS 20 24 312) wird is Lösung dieseS Aufgabe vorgeschlagen9 zwischen die innere Felge und den Drehgestellrahmen ein Gleit lager oder ein Kugellager einzuschalten0 Dadurch ist aber das obengenannte Problem nicht lösbsrs da ein Kugellager. die ständig auftretenden oszillierenden Drehbewegungen von + 2 nicht ertragen kann und ein Gleitlager einem zu großen Verschleiß unterworfen ist Es ist weiterhin bekannt,(DT-OS.20 60 960 und DTOS 1 605 102) zwischen der inneren Felge und dem Drehgestellfrahmen eine Gummifeder anzuordnen9 die so ausgebildet ist, daß sie vorwiegend die vertikalen Kräfte aufnimmt. Sie soll weiterhin die aus der Seitenauslenkung zwischen Wagenkasten und Drehgestell resultierende Beanspruchung der Federbälge herabsetzen Elne Herabsetzung der Verdrehungsbeanspruchung erfolgt bei der bekannten Lufttederung nicht, oder über de obenerwähnte Sugel- oder Gleitlager.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Luçtieder der obengenannten Bauart zu schaffen, bei der mit geringem konstruktivem Aufwand erreicht wird, daß die Torsionsbeanspruchung des Federbalgs im Bereich des Wulstes am inneren Rand e herabgesetzt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäWda durch, daß die innere Felge sich über eine mit ihr fest verbundene ringförmige Gummifeder auf der Mantelfläche eines im wesentlichen kegelstumpfförmigen Stützringes abstützt, der dessen Achse vertikal steht undfmit dem Drehgestellrahmen verbunden ist.
Hierdurch wird erreicht, daß zwischen die innere Felge und den Drehgestellrahmen ein druck- und torsionselastisches Lager eingeschaltet ist, an welches der innere Wulst die ihm aufgezwungene oszillierende Drehdbewegung weitergeben kann, wodurch er selbst entlastet wird.
Um dies in optimaler Weise zu erreichen, ist es nötig, daß die Torsionssteife des Lagers bedeutend kleiner als die Torsionssteife des Federbalgs ist. Es hat sich daher gemäß der weiteren Erfindung gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Neigungrinkel der Mantelfläche des Stützringes gegen die Achse des Kegelstumpfes 20 - 40,insbesondere ca. 300 beträgt. Bei diesem Winkel ist eine optimale Ausnutzung der vom Gummi ertragbaren Druck- und Schubspannungen gegeben.
Bei einem Winkel von 900 würde der Gummi nur auf Druck beansprucht, und die Gummiteder müßte so groß ausgeführt werden, daß der zur Verfügung stehende Raum, insbesondere beim zusätzlichen Einbau einer eforderlichen Notfeder nicht ausreichen würde.
Bei einem Winkel von 0 0 würde der Gummi nur auf Schub in vertikaler Richtung beansprucht und müßte so hoch ausgeführt werden, daß die Torsionssteife der Gummifeder größer als die Torsionssteife des Federbalgs würde Es ist weiterhin zweckmäßig9 wenn die Auflagefläche der inneren Felge auf der Gummifeder den gleichen Neigungswinkel gegen die Achse des Kegelstumpfes aufweist, wie die Mantelfläche des Stützringes0 Die Gummifeder kann aus zwei Gummi schichten bestehen, zwischen denen ein Metallblech angeordnet ist0 Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist der Stützring auf ein Stützrohr aufgesetzt, das seinerseits mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist und innerhalb des Stützrohres ist eine an sich bekannte Notfeder angeordnet, an deren Oberseite ein den Stützring durchdringendes und an ihm geführtes Notgleitstück angeordnet ist.
Die Gummifeder kann auf den Stützring aufvulkanisiert sein, insbesondere dann, wenn der Stützring mittels Schraubverbindungen mit dem Stützrohr verbunden ist.
Im folgenden wird anhand der beigefügten Figuren ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung das Drehgestell eines Schienenfahrzeuges mit dem aufgesetzten Wagenkasten in Seitenansicht.
Figur 2 ist eine Aufsicht auf das Drehgestell nach Figur 1 bei abgenommenem Wagenkasten.
Figur 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch die Luftfederung nach der Linie III-III in Figur 2.
In den Figuren 1 bis 3 ist eine Luftfederung an einem Scnienenfahrzeug dargestellt, wobei nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher erläutert und mit einer Bezugsziffer b versehen sind.Der in Figur l nur schematisch angedeutete Wagenkasten 15 stützt sich über den Luftfederbalg 1 auf dem Drehgestellrahmen 12 ab.
Der Luftfederbalg 1 ist im wesentlichen torusförmig und nach oben offen. Der äußere Befestigungswulst 3 des Luftfederbalges l ist über eine Felge 4 mit einer Befestigungsplatte 5 verbunden, die am Wagenkasten 15 angeordnet ist. Der innere Befestigungswulst 2 des Luftfederbalges 1 ist in üblicher Weise an einer Felge 6 befestigt. Die Felge 6 sitzt ihrerseits aut einem konischen Stützring 10 auf, wobei zwischen die Grundfläche der Felge 6 und die Mantelfläche des Stützringes 10 eine ringförmige Gummifeder 7 bis 9 eingeschaltet ist. Die Gummifeder besteht aus den Gummischichten 7 und 9 und einem eingelagerten Zwischenblech 8. Die Bauteile 6 und 8 sind beide als konische Metallringe ausgebildet und bilden mit den ein- bzw. anvulkanisierten Gummischichten 7 und 9 eine. Einheit.
Die Mantellinien der einander gegenüberliegenden Flächen der konischen Teile 6, 8 und 10 schließen jeweils den gleichen Neigungswinkelol mit der senkrechten Mittelachse dieser Teile ein. Dieser Neigungswinkel g beträgt ca. 30 . Die Teile 6, 7, 8 und 9 stellen ein druck- und torsionselastisches Lager dar, von dem die in der Nähe des inneren Befestigungswulstes 2 des Luftfederbalgs l auftretende Torsionsbeanspruchung aufgenommen wird.
Der Stützring 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Schweißverbindung mit einem Stützrohr 11 verbunden, das seinerseits über Schweißverbindungen auf dem Drehgestellrahmen 12 angeordnet ist. Innerhalb des Stützrohres 11 ist eine an sich bekannte, als Gummifeder ausgebildete Notfeder 141 angeordnet, die ein Notaufnahmegleitstück 13 trägt, das den Stützring 10 durchdringt und an ihm geführt ist. Falls die Luft aus dem Luftfederbalg l entweicht9 senkt sich die Befestigungsplatte 5 ab und wird von dem Notaufnahmegleit stück 13 abgestützt.
Selbstverständlich kann der Stützring 10 auch über Schraubverbindungen mit dem dem Stützrohr 11 verbunden sein0 In diesem Fall kann auch die Gummischicht 9 an dem Stützring 10 anvulkanisiert sein.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Luftf9ce ng für Schienenfahrzeuge mit einem zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestellrahmen anecrdneten, offenen, torusförmigen Feceroaig, dessen innerer und äußerer Rand mit Wulsten versehen ist, die an je einer inneren und äußeren Felge befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Felge (6) sich über eine mit ihr fest verbundene ringförmige Gummifeder (7 - 9) auf der MintelEläche eines im wesentlichen kegelstumpfförmigen Stützringes (10) abstützt, dessen Achse vertikal steht und der mit dem Drehgestellrahmen (12) verbunden ist.
2. Luftfederung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (d ) der Mantelfläche des Stützringes (10) gegen die Achse des Kegelstumpfes 20 - 40 ° beträgt.
3. Luftfederung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (d ) der Mantelfläche des Stützringes (10) gegen die Achse des Kegelstumpfes ca. 30 ° beträgt.
4. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der inneren Felge (6) auf der Gummifeder (7 - 9) den gleichen Neigungswinkel gegen die Achse des Kegelstumpfes aufweist, wie die Mantelfläche des Stützringes (10).
5. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder aus zwei Gummischichten ( 7 und 9) besteht, zwischen denen ein Metallblech (8) angeordnet ist.
6. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (10) auf ein Stützrohr (11) aufgesetzt ist, das seinerseits mit dem Drehgestellrahmen (12) verbunden ist und innerhalb des Stützrohres (11) eine an sich bekannte Notfeder (14) angeordnet ist9 an deren Ober seite ein den Stützring (17) durchdringendes und an ihm geführtes Notgleitstück (13) angeordnet ist0 17o Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 69 dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder auf den Stützring (10) aufvulkanisiert ist.

L e e r s e i t e