DE3228603A1 - Federung fuer fahrzeugraeder - Google Patents

Description

Knorr-Bremse GmbH München, den 9.07.1982

Moosacher Str. 80 TP-fe

8000 München 2 - 1714 -

Federung für Fahrzeugräder

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federung für Fahrzeugräder, insbesondere für einzeln abgefederte Räder, insbesondere Losräder von Schienenfahrzeugen, mit zumindest zwei zueinander in Serie oder parallel angeordneten Federelementen.

Derartige Federungen sind sowohl für zwei- bzw. dreiachsige Fahrzeuge wie für Drehgestellfahrzeuge mit ein- oder mehrachsigen Drehgestellen bekannt. Bei diesen bekannten Federungen können die einzelnen Federelemente zwar zueinander unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise kann eines der Federelemente eine Schraubenfeder, das andere dagegen eine Luftfeder sein (DE-PS 1 146 519), doch werden bei jedem Ein- bzw. AusfederungsVorgang stets beide Federelemente während des ganzen Federungsvorganges in zueinander gleichartiger Weise beansprucht. Bei diesen Federungen ist im allgemeinen ein Kompromiß dahingehend zu schließen, daß einerseits die Federung ausreichend weich und die Fahrt mit dem Fahrzeug damit ausreichend komfortabel, andererseits aber auch derart hart ist, daß bei Stoßbeanspruchungen der Fahrzeugräder diese nicht bis zu einem Notanschlag durchfedern, sondern die Einfederungen rechtzeitig vor dem Wirksamwerden des Notanschlages abgefangen werden. Die Federungen werden hierzu oftmals progressiv ausgelegt, derart, daß sie beim Einfedern zum Einfederhub überpropprtional anwachsende Rückstellkräfte

erzeugen. Bei beladenem Fahrzeug ergeben sich hierdurch jedoch insgesamt harte Abfederungen.

Fahrzeuge mit Einzel- bzw. Losrädern weisen gegenüber Drehgestellfahrzeugen den Nachteil auf, daß Stoßbelastungen der Fahrzeugräder in stärkerem Maß auf das Fahrzeug übertragen werden, weil die Radauslenkungen sowohl hinsichtlich ihrer Hubhöhe wie ihrer Hubgeschwindigkeit nicht wie bei den Drehgestellfahrzeugen übersetzt werden. Auch diesen Mangel könnte eine sehr weiche Federung wenigstens mildern, doch bestünde auch hierbei die bereits erwähnte Gefahr unzulässig großer Einfederungshübe.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Federung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sie auch bei Fahrzeugen mit Einzel- bzw. Losrädern ohne Gefahr unzulässig großer Hübe Stoßbelastungen auf die Fahrzeugräder gut aufzunehmen und abzufedern vermag.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß wenigstens eines, aber nicht alle der Federelemente von kurzzeitigen Stoßbelastungen des Rades entlastet angeordnet ist.

Die nach der weiteren Erfindung vorteilhaften Ausbildungsund Ausführungsmöglichkeiten für die Federung können den Unteransprüchen entnommen werden.

In den Zeichnungen sind die Funktion und der schematische Aufbau von nach der Erfindung ausgebildeten Federungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Figur 1 Federungskennlinien,

Figur 2 und 3 zwei unterschiedliche Ausführungsformen

einer gleichartigen Federungs-Grundanordnung,

ft * t¥ «· 4 ·

te

Figur 4 bis 6 eine Ausführungsform einer zweiten

Federungs-Grundanordnung in drei unterschiedlichen Federungszuständen,

Figur 7 eine weitere Ausfuhrungsform der

Federungs-Grundanordnung nach Fig. 4

Figur 8 eine Einzelheit aus Fig. 7 in geänderter Ausführung und

Figur 9 eine weitere Ausfuhrungsform

der Federung.

Zum Begegnen der für Federungen der eingangs genannten Art vorstehend geschilderten Problematik ist eine Kennlinie

für die Federung anzustreben, welche in Fig. 1 dargestellt ist, wobei F die von der Federung ausgeübte Federkraft, s den Hub der Federung und t die Zeitdauer, während welcher die Stoßbelastung des Rades anhält, bedeuten. Für kurzzeitige Stöße (t = klein) verläuft die Federkennlinie zunächst sehr flach ansteigend und erst nach einem bestimmten Hub (S₁) folgt ein steiler ansteigender Kennlinienast. Kurzzeitige Stöße können nach dieser Kennlinie also keine entsprechend hohen Kraftspitzen auf das Fahrzeug übertragen, weil innerhalb des ersten Federhubes bei

noch sehr weicher Federung die eingeleitete Kraft - die Stoßbelastung - bereits wieder abfällt. Durch zusätzliche, in die Kennlinie nicht eingehende Stoßdämpfer, welche parallel zur Federung anzuordnen sind, kann ein Aufschaukeln durch mehrere, derartige Stöße verhindert werden. Bei entsprechend länger einwirkender Stoßbelastung auf das

Fahrzeugrad ist die Kennlinie t = mittel gültig, nach welcher bereits nach geringerem Einfederungshub s„ ein Übergang vom anfänglich flachem zum steiler verlaufenden Kennlinienteil erfolgt; der frühere Kennlinienknick schließt ein zu starkes Einfedern der Federung aus. Bei langanhaltender Krafteinwirkung auf das Fahrzeugrad langanhaltende Stoßbelastung oder auch Dauerbelastung des Fahrzeuges - entspricht die Federkennlinie der Linie t ss = groß; die Federung erzeugt hier gleich ab Beginn ihrer Einfederung dem Einfederungshub entsprechende Rückstellkräfte, wodurch der Einfederungshub insgesamt auf zulässige Werte begrenzt wird.

Falls eine Federung der eingangs genannten Art derart ausgebildet wird, daß wenigstens eines der Federelemente, aber nicht alle Federelemente der Federung von kurzzeitigen Stoßbelastungen des Rades entlastet angeordnet sind, ist eine Federungskennlinie wenigstens ähnlich Fig. 1 erreichbar: Bei kurzzeitigen Stoßbelastungen sind dann nur einige der Federelemente wirksam, wobei eine weiche Federung mit flach verlaufender Federkennlinie einstellbar ist, und erst nach einige Zeit anhaltender Stoßbelastung des Rades werden auch die anderen Federelemente wirksam, wodurch die Federung härter wird und die Federkennlinie damit steiler verläuft.

Im Ausführungsbeispiel der Federung nach Fig. 2 ist ein Fahrzeugrad 1 mit einer ihm zugeordneten Radlagerung 2 dargestellt. Auf der Radlagerung 2 stützt sich ein erstes, als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 3 ab, welches eine seismische Masse 4 trägt. Auf der seismischen Masse 4 steht ein zweites Federelement 5 auf, welches einen Fahrzeugrahmen oder gegebenenfalls unmittelbar den Fahrzeugkasten 6 trägt. Das erste Federelement 3 ist also zwischen der Radlagerung 2 und der seismischen Masse 4 und das zweite Federelement 5 zwischen der seismischen Masse 4

und dem Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 angeordnet. Als seismische Masse 4 kann ein stoßuneinpf indliches Teil des Fahrzeuguntergestelles, beispielsweise ein einem schweren Drehgestellrahmen entsprechendes Fahrzeugteil dienen. Bei einem Stoß auf das Fahrzeugrad 2 wird entsprechend der Radbewegung im ersten Federelement 3 eine Kraft erzeugt, die zunächst die seismische Masse 4 infolge deren Trägheit noch nicht zu bewegen, diese vielmehr nur langsam in Bewegung zu setzen vermag. Die seismische Masse 4 bewegt sich entsprechend langsam auf den Fahrzeugrahmen 6 zu, erzeugt hierbei also eine relativ langsam ansteigende und demgemäß geringe Kraftzunahme im zweiten Federelement 5. Bei aisbaldigem Abklingen der Stoßbelastung des Fahrzeugrades 1 wird somit das Federelement 5 von der Stoßbelastung praktisch nicht beeinflußt, die ganze Stoßfederung wird vom ersten Federelement 3 bewerkstelligt. Je schwerer die seismische Masse 4 ausgebildet werden kann, desto geringere Stoßanteile werden durch das zweite Federelement 5 auf den Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 übertragen.

Um nicht unnötig große, seismische Massen 4 - für jedes Fahrzeugrad eine derartige Masse - vorsehen zu müssen, kann auch eine seismische Masse 4' gemäß Fig. 3 mehreren Fahrzeugrädem 1, 1' zugeordnet werden. Das erste, dem Fahrzeugrad 1 zugeordnete Federelement 3 stützt sich auf dessen Radlagerung 2 und das erste Federelement 3■, welches dem Fahrzeugrad I¹ zugeordnet ist, auf dessen Radlagerung 2¹ ab. Beide ersten Federelemente 3 und 3¹ tragen gemeinsam die seismische Masse 4', von welcher sich wiederum in nicht dargestellter Weise ein oder mehrere zweite Federelemente entsprechend zu Fig. 2 zum Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 erstrecken. Die seismische Masse 4' ist gemäß Fig. 3 vorzugsweise am Fahrzeugrahmen bzw, Fahrzeugkasten 6 derart zu führen, daß sie zumindest um Horizontalachsen, welche rechtwinklig zu der Verbindungslinie der

iP

beiden Fahrzeugräder 1 und 1' und zu gegebenenfalls weiteren, in Fig. 3 nicht dargestellten und mit ihren ersten Federelementen ebenfalls an der seismischen Masse 4' angreifenden Rädern sich erstreckenden Verbindungslinien verlaufen, undrehbar gehalten, aber vertikal verschieblich ist. Bei einem Stoß auf eines der Fahrzeugräder 1 oder 1■ wird dann jeweils die gesamte seismische Masse 4' stoßmindernd bzw. das zweite Federelement stoßentlastend wirksam, bei zu Fig. 1 verdoppelter Masse der seismischen Masse 4'ergibt sich also ohne Verdoppelung der insgesamt für das Fahrzeug vorzusehenden, seismischen Masse eine doppelt wirksame Stoß-Eliminierung für den Fahrzeugrahmen 6. Nur bei gleichzeitiger Stoßbelastung der Fahrzeugräder 1 und 1' ergeben sich wieder' der Anordnung nach Fig. 2 entsprechende Stoßbelastungen für den Fahrzeugrahmen 6.

Gemäß Fig. 4 ist die Federung mit zwei Druckmittelfederungen 7 und 8 als Federelemente ausgeführt. Die beiden Druckmittelfederungen 7 und 8 können dabei in nicht dargestellter Weise in ihrem Druck durch übliche, verzögert wirksam werdende Regelventile fahrzeugsbelastungsabhängig gesteuert sein. Die beiden Druckmittelfederungen 7 und 8 sind zueinander parallel zwischen die in Fig. 4 nur angedeutete Radlagerung 2 und den Fahrzeug-

25. rahmen bzw. -kasten 6 eingeordnet. Beide Druckmittelfederungen 7 und 8 weisen jeweils einen mit dem Fahrzeugrahmen bzw. -kasten 6 verbundenen Zylinderkörper 9 bzw. 10 auf, in welchem ein mit der Radlagerung 2 gekoppelter Kolben 11 bzw. 12 beweglich ist. Die Innenräume 13 bzw.

14 der Zylinderkörper 9 bzw. 10 sind mit dem Federungsrnediumluft , einem Gas oder einer Flüssigkeit - gefüllt; es kann dabei für die beiden Innenräume 13 und 14 unterschiedliches Federungsmedium vorgesehen sein. Bei Hydraulikfüllung muß jeweils noch eine übliche, in Fig. 4 nicht dargestellte Gasblase vorgesehen werden. Vom Innenraum 13 des Zylinderkörpers 9 führt eine Druckmittelleitung

über ein Absperrventil 16 in einen von einem Kolben 17 vom Innenraum 14 des Zylinderkörpers IO abgetrennten Zylinderraum 18. Das Absperrventil 16 gehört einer im übrigen nicht dargestellten Steuervorrichtung zu, welche das Absperrventil 16 im Normalfall geschlossen hält, und nur zeitlich verzögert zu dem Beginn einer Stoßbelastung des Fahrzeugrades bis nach Wiederereichen des Ausgangs-Feder ungs zustand öffnet; die Steuervorrichtung kann zum Öffnen des Absperrventils 16 vom zu Stoßbeginn auftretenden BeiastungsZuwachs an der Radlagerung 2, der Abstandsverminderung zwischen der Radlagerung 2 und dem Fahrzeugrahmen 6 oder vom Druckzuwachs des Federungsmediums insbesondere im Innenraum 13 ausgelöst werden. Bei geschlossenem Absperrventil 16 ist das sich im Zylinderraum 18 befindende Druckmedium aus diesem Zylinderraum 18 ohne nennenswerten Druckzuwachs verdrängbar, hierzu kann in nicht dargestellter Weise an den Zylinderraum 18 über ein weiteres Absperrventil ein weicher Druckspeicher angeschlossen sein.

Im Ruhezustand der Federung nach Fig. 4 nehmen deren Teile die dargestellten Lagen ein, die Kolben 11 und 12 befinden sich in einer bestimmten Ruhestellung, der Kolben 17 befindet sich in einer mittleren Lage, in welcher der Innenraum 14 und der Zylinderraum 18 ein bestimmtes Volumen aufweisen, und in den Räumen 13, 14 und im Zylinderraum 18 herrschen bestimmte, der von der Federung zu tragenden Fahrzeuglast entsprechende Drücke, welche entsprechend der Kolbenflächen unter-

schiedlich oder auch, falls alle^gleichgroße Flächen aufweisen, gleich hoch sein können. Das Absperrventil 16 ist geschlossen.

Tritt am der Federung zugeordneten Fahrzeugrad eine 3b otoßbelastung auf, wie sie beispielsweise durch das Über

fahren eines Schienenstoßes bewirkt werden kann, so wird die Radlagerung 2 verstärkt nach oben gedrückt und gelangt in die in Fig. 5 dargestellte, angehobene Stellung, in welcher die beiden Kolben 11 und 12 um einen dem Hubweg der Radlagerung 2 entsprechenden Hubweg in die Zylinderkörpern 9 bzw. 10 hineingedrückt sind. Der Einfederungshub ist in Fig. 5 mit s bezeichnet. Bei diesem Einfederungsvorgang steigt bei vorerst noch geschlossenem Absperrventil 16 der Druck im Innenraum 13, so daß die Druckmittelfederung 7 eine mit dem Einfederungshub anwachsende Federkraft ausübt. Der Druck im Innenraum 14 dagegen wächst beim Einfederungsvorgang praktisch nicht, höchstens in sehr geringem Maße an, da der Kolben 17 in Richtung zum Zylinderraum 18 ohne Drucksteigerung im Zylinderraum 18 entsprechend dem Einfederungshub ausweicht. Damit ist der in Fig. 5 dargestellte Federungszustand erreicht.

Falls die Stoßbelastung des Fahrzeugrades nur für sehr kurze Zeit anhält, klingt bei noch herrschendem Federungszustand gemäß Fig. 5 die Stoßbelastung bereits wieder ab und die verstärkte Federkraft der Druckmittelfederung 7 federt das Fahrzeugrad mit der Radlagerung 2 wieder in die in Fig. 4 dargestellte Ausgangslage aus, wobei auch der Kolben 17 in die in Fig. 4 dargestellte Lage zurückkehrt. Das Absperrventil 16 bleibt dabei während des ganzen FederungsVorganges geschlossen. Bei dieser kurzen Stoßbelastung wurde also nur die Federungskraft der Druckmittelfederung I₁ nicht aber diejenige der Druckmittelfederung 8 verstärkt, die Federung zeigte somit insgesamt eine weiche Charakteristik mit niedriger Federkonstante und die Stoßbelastung wurde vom Fahrzeugrahmen bzw. -kasten 6 ferngehalten.

Falls jedoch, ausgehend vom Federungszustand nach Fig. 5, die Stoßbelastung des Fahrzeugrades weiterhin anhält, ge-

/5

ι M ft * β · * *

/3

langt die Federung in den in Fig. 6 verdeutlichten Federungszustand. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne ab Stoßbeginn bzw. nach Erreichen eines bestimmten Einfederungshubes öffnet die Steuervorrichtung das Absperrventil 16, wobei zugleich dafür Sorge getragen wird, daß im Zylinderraum 18 beispielsweise durch Absperren des erwähnten Druckspeichers mittels Schließens des ebenfalls bereits erwähnten, zweiten Absperrventils eine Drucksteigerung erfolgen kann. Aus dem höheren Druck aufweisenden Innenraum 13 strömt dann Druckmittel durch die Druckmittelleitung und das Absperrventil 16 in den Zylinderraum 18 ein und drückt unter dessen Volmumenvergrößerung den Kolben 17 in Richtung zum Kolben 12, so daß das Volumen des Innenraumes 14 verkleinert wird und das in diesem Innenraum befindliche Druckmittel somit eine Drucksteigerung erfährt. Bei Annahme gleicher Kolbenfläche, wie es bereits vorstehend erwähnt wurde, ergeben sich gleiche Druckhöhen in den Innenräumen 13 und 14 sowie im Zylinderraum 18, so daß nunmehr nicht nur die Druckmittelfederung 7, sondern auch die Druckmittelfederung 8 eine verstärkte Federkraft ausübt . Die Federung wird somit insgesamt härter, erhält eine höhere Federkonstante und der Einfederungsvorgang wird alsbald ohne Überschreiten eines zulässigen Einfederungshubes beendet. Nach Abklingen der durch den langanhaltenden Stoß bedingten, verstärkten Krafteinwirkung auf das Fahrzeugrad federt die Federung wieder aus und alle Teile kehren in die in Fig. 4 dargestellte Ruhelage zurück. Anschließend schließt die Steuervorrichtung wieder das Absperrventil 16 und verbindet den Kolbenraum 18 gegebenenfalls mit dem Druckspeicher.

Bei der Federung nach Fig. 4 bis 6 wird also die Federkennlinie der Druckmittelfederung 8,nicht aber der Druckmittelfederung 7 in Abhängigkeit von der Einfederungszeit und/ oder dem Einfederungshub bei Überschreiten gewisser Grenz-

- IO -

* werte gesteigert, wodurch unterschiedliche Federungs-Kennlinien gemäß Fig.l erreichbar sind.

In Abänderung zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist, es auch möglich, anstelle der Zylinderkörper 9 und 10 übliche Luftfederbälge vorzusehen, wobei lediglich anstelle des Kolbens 17 mit dem Zylinderraumes 18 eine andersartige, geeignete Vorrichtung zum Ändern der Federkonstante der Druckmittelfeder 8 vorzusehen ist. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß das Druckmittel aus dem Innenraum 13 selbst unmittelbar den Kolben 17 beaufschlagt; es ist auch möglich, die Steuervorrichtung derart auszugestalten, daß die Federkonstante der Druckmittelfederung 8 durch Beaufschlagen des Kolbens 17 aus einer gesonderten, vom Innenraum 13 unabhängigen Druckmittelquelle oder auch in völlig andersartiger, dem Stand der Technik züge— hörender Weise änderbar ist.

Zum weiteren Verdeutlichen der Funktionsweise der Federung nach Fig. 4 in den Stellungen nach Fig. 4 bis Fig. 6 sei im folgenden angenommen, daß bei gleichen Kolbenflächen im Ruhezustand in den Innenräumen 13, 14 sowie dem Zylinderraum 18 ein Druckmitteldruck ρ herrsche. Im weiteren bedeutet ρ Drücke, die in dem jeweils durch die Indexzahl bestimmten Innenraum bzw. Zylinderraum herrschen. Die Buchstaben K bedeuten Kräfte, welche gemäß der durch die zugefügte Indexzahl bestimmte^ Druckmittelfederung 7 oder 8 ausgeübt werden. F schließlich soll diejenige Kraft darstellen, welche die gesamte Federung ausübt, F entspricht also der Summe K- + K₀. Unter diesen Voraussetzungen können beispielsweise den einzelnen Federungszuständen gemäß Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6,wie sie vorstehend beschrieben wurden, folgende Werte zugeordnet werden, wobei der Index 0 sich jeweils auf den

³^ Ruhezustand gemäß Fig. 4 der Federung bezieht:

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»β *

Bild bzw. Index	Fig. 4	Fig.	5	)	Fig.	6
P18		!•PC	po	2 ·	P0
P14	1^p0	1,1·	P0	2 -	P0
P13	1^o	2,1·	Ko	2 ·	P0
K8	1<Ko	1,1«	Ko	2 ·	Ko
K7	1^o	2,1·	Ko	2 .	Ko
F	2.K0	3,2 ·	4 ·	Ko

In Fig. 7 ist eine Federung dargestellt, welche im wesentlichen der Federung nach Fig. 4 entspricht und deren/Fig. 4 entsprechende Teile mit der Fig. 4 entsprechenden Bezugszahlen versehen sind. Abweichend zu Fig. ist der Druckübertrager 19 seitens des Innenraumes 13 vor dem Absperrventil 16 in die Druckmittelleitung 15 eingeordnet, so daß das Absperrventil 16 die Verbindung des Innenraumes 14 mit dem Druckübertrager 19 überwacht. Der Druckübertrager 19 ist baulich getrennt von den Druckmittelfederungen 7 und 8 angeordnet, er könnte jedoch auch mit diesem zu Baueinheiten zusammengefaßt sein. Weiterhin ist in Fig. 7 das zweite Absperrventil 21 dargestellt, welches die Zuschaltung bzw. Abschaltung des Druckspeichers 22 zu bzw. vom Innenraum 14 der Druckmittelfederung 8 überwacht. Schließlich ist in weiterer Abänderung zu Fig. zusätzlich zu den Druckmittelfederungen 7 und 8 noch eine zu diesen parallel angeordnete Schraubenfederung 23 dargestellt, welche ein drittes Federelement für die Federung

ent ist. Im übrigen ,spricht die Federung nach Fig. 7 derjenigen

nach Fig. 4. Die Funktion der Federung nach Fig. 7 ent-

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spricht derjenigen, wie sie zu den Figuren 4-6 beschrieben wurde, wobei lediglich zusätzlich zur von der Federung ausgeübten Federkraft noch der Anteil der Schraubenfederung 2 3 hinzuzuaddieren ist; die Schraubenfederung 23 kann dabei eine lineare oder progressive Kennlinie in Abhängigkeit vom Einfederungshub aufweisen. Weitere Funktionserläuterungen zur Federung nach Fig. 7 erübrigen sich daher.

In der Ausführung nach Fig. 7 der Federung weist der Druckübertrager 19 einen einfachen Kolben 17 auf, zu beiden Seiten des Kolbens 17 herrschen somit im allgemeinen gleiche Druckhöhen und der Druckübertrager 19 weist somit ein Druckübersetzungsverhältnxs zwischen seinen beiden Seiten von 1:1 auf. In Fig. 8 ist eine geänderte Ausführung des Druckübersetzers unter dem Bezugszeichen 19' dargestellt, welcher ein vom Übersetzungsverhältnis 1:1 abweichendes Übersetzungsverhältnis besitzt. Der Kolben des Druckübertragers 19' ist als Differentialkolben mit zwei Kolbenflächen 24 und 25 ausgebildet, wobei die Differenzfläche zwischen den beiden Kolbenflächen 24 und 25 mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist. Die kleinere Kolbenfläche 25 ist dabei über das Absperrventil 16 entsprechend Fig. 7 vom Druckmitteldruck im Innenraum 14 und die größere Kolbenfläche 24 vom Druck im Innenraum 13 beaufschlagbar. Nach Öffnen des Absperrventils 16 wird somit in der Druckmittelfederung 8 ein entsprechend dem Flächenverhältnis der Kolbenflächen 24 und 25 höherer Druck als in der Druckmittelfederung 7 eingestellt, die Druckmittelfederung 8 übt somit nach Öffnen des Absperrventils 16 eine wesentlich gesteigerte Federkraft aus und die Federung erhält dadurch insgesamt eine wesentlich härtere Charakteristik als bei geschlossenem Absperrventil 16. Das Verhältnis der Kolbenflächen 24 und 25 kann den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt werden, es ist auch möglich, es umgekehrt zur Ausführung nach Fig. 8 zu wählen.

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Bei der Federung nach Fig. 9 sind wiederum zwei Druckmittelfederungen 26 und 27 vorgesehen, wobei der einen Druckmittelfederung 26 ständig ein relativ kleiner Druckspeicher 28 zugeschaltet ist, so daß diese Druckmittelfederung 26 eine relativ große Federkonstante aufweist und dementsprechend hart ist. Dem Druckmittelraum der anderen Druckmittelfederung 27 ist über ein der bereits erwähnten Steuervorrichtung zugehörendes Schaltventils 29 im Ruhe zustand der Federung, wie mit den ausgezogenen Linien im

jQ Schaltventil 29 angedeutet, ein relativ großer Druckmittelspeicher 30 zugeordnet, derart, daß diese Druckmittelfederung 27 im Ruhezustand der Federung eine kleine Federkonstante aufweist und somit entsprechend weich ist. Bei nur kurzzeitigen Einfederungsvorgängen, also kurzzeitigen

l§ Stoßbelastungen des Fahrzeugrades, ändert somit lediglich die Druckmittelfederung 26 ihre Federkraft entsprechend den Einfederungsvorgängen, während die Druckmittelfederung 2 7 eine relativ konstant bleibende Federkraft ausübt. Die Federung weist damit insgesamt während dieser kurzzeitigen Federungsvorgänge eine relativ weiche Charakteristik auf. Halten die Einfederungsvorgänge bzw. Stoßbelastungen jedoch längere Zeit an, so wird, zeitlich verzögert zum Beginn dieser Federungsvorgänge, das Schaltventil 29 aus der vorbeschriebenen Schaltstellung in die in Fig. 9 gestrichelt eingezeichnete Schaltstellung umgeschaltet, wobei die Druckmittelfederung 27 vom Druckmittelspeicher 30 abgetrennt und an den Druckmittelspeicher 2 8 zusätzlich zur Druckmittelfederung 26 angeschlossen wird. Hierdurch erhält auch die Druckmittelfederung 27 eine hohe Federkonstante und übt entsprechend hohe Federkräfte aus, die Federkonstante der Federung insgesamt wird also gesteigert, so daß auch die langanhaltenden, gesteigerten Radbelastungen nicht durch die Federung durchschlagen können, sondern, wie vorstehend bereits erwähnt, vor Überschreiten eines zulässigen Einfederungshubes abgefangen werden. Im übrigen entspricht

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die Funktion der Federung nach Fig. 9 den vorstehend beschriebenen Grundprinzipien, so daß sie hier nicht weiter erläutert werden muß.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 9 kann selbstverständlich in die Verbindungsleitung 31 vom Druckmittelspeicher 28 bzw. der Druckmittelfederung 26 zum Schaltventil 29 bzw. vom Schaltventil 29 zur Druckmittelfederung 27 ein Druckübertrager 19 bzw. 19* entsprechend der Ausführung nach Fig. 7 oder 8 eingeordnet werden. Die Druckmittelspeicher 22, 28 und/oder 30 können als einfache Behälter ausgebildet sein, sie können aber auch, wie in Fig. 9 angedeutet, einen einerseits vom Druckmittel und andererseits von einer Federkraft beaufschlagten Kolben oder eine entsprechende Membrane aufweisen. Die gasförmige oder hydraulische Grundfüllung der Druckmittelfederungen 26 und 27 kann, wie vorstehend bereits erwähnt, durch verzögert arbeitende, übliche Regelventile - Höhenregelventile oder Luftfederungsventile - erfolgen. In Abänderung zur Ausführung nach Fig. 9 ist ^es schließlich auch möglich, die Druckmittelfederung 27 vermittels des Schaltventils 29 nicht an den Druckmittelspeicher 28, sondern an einen von der Druckmittelfederung 26 ständig gesonderten, dritten Druckmittelspeicher anzuschließen, welcher der Druckmittelfederung 27 die erforderliche Steigerung ihrer Federkonstantei verleiht.

Die Steuervorrichtung zum Schalten der Absperrventile 16, 21 und/oder 29 kann zweckmäßig einen elektrischen Schwingkreis aufweisen, welcher entsprechend seiner Frequenz zum Beginn einer Rad-Stoßbelastung verzögert mittels elektrischer Impulse die erwähnten Ventile ansteuert und deren Schaltung auslöst. Die Verzögerungszeit für das Schalten der Absperrbzw. Schaltventile 16, 21 und/oder 29 wird zweckmäßig entsprechend dem zeitlichen Überfahrabstand von Schienenstoßen in der Größenordnung von bei Drehgestellfahrzeugen beispielsweise ein 0,25 see gewählt, erforderlichenfalls

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kann

/eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerung der Verzögerungszeit vorgesehen werden.

1 Knorr-Bremse GrbH Moosacher Str. 8000 München München, den 9.07.1982

ΊΡ-fe

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10

15

Bezugszeichenliste

F Federkraft

s Hub

t Zeitdauer

ρ Druck

K Kraft

1	Fahrzeugrad
1'	Fahrzeugrad
2	Radlagerung
21	Radlagerung
3	1. Federelement
3'	1. Federelement
4	seismische Masse
4'	seismische Masse
5	2. Federelement
6	Fahrzeugrahmen bzw.
	- kasten
7	Druckmittelfederung
8	Druckmittelfederung
9	Zylinderkörper
10	Zylinderkörper
11	Kolben
12	Kolben
13	Innenraum
14	Innenraum

15 Druckmittelleitung

16 Absperrventil

17 Kolben

18 Zylinderraum

19 Druckübertrager 19' Druckübertrager

20 Rohrleitung

21 Absperrventil

22 Druckspeicher

23 Schraubenfederung

24 Kolbenfläche

25 Kolbenfläche

26 Druckmittelfederung

27 Druckmittelfederung

28 Druckmittelspeicher

29 Schaltventil

30 Druckmittelspeicher

31 Verbindungsleitung

11
Leerseite

Claims (17)

1. ο 9 7 ?. £ "1

   Knorr-Bremse GmbH München, den 9.07.1982

   Moosacher Str. 80 TP-fe

   - 1714 8000 München 40

   Patentansprüche

   IU 1.1 Federung für Fahrzeugräder, insbesondere für einzeln Abgefederte Räder (1), insbesondere Losräder von Schienenfahrzeugen, mit zumindest zwei zueinander in Serie oder parallel angeordneten Federelementen (3,5;7,8; 26,27), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines, aber nicht alle der Federelemente (5; 8; 27) von kurzzeitigen Stoßbelastungen des Rades (1) entlastet angeordnet ist.
2. 2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Federelement (3) zwischen einer Radlagerung (2) und einer seismischen Masse (4) und das zweite Federelement (5) zwischen der seismischen Masse (4) und einem Fahrzeugrahmen/ gegebenenfalls dem Fahrzeugkasten (6) angeordnet ist (Fig. 2).
3. 3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse (4) von den ersten Federelementen (3, 3') v/enigstens zweier Fahrzeugräder (2, 2') abgestützt ist und zumindest um rechtwinklig zu den Verbindungslinien dieser Fahrzeugräder (2, 2') verlaufender Horizontalachsen undrehbar und vertikal verschieblich gegebenenfalls am Fahrzeugkasten (6) geführt ist (Fig. 3).
4. 4. Federung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse (4, 4¹) ein stoßunempfindliches Teil des Fahrzeuguntergestelles iüt.

   — 2 —
5. 5. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkennlinie wenigstens eines (8; 27), aber nicht aller der zueinander parallel zwischen einer Radlagerung (2) und dem Fahrzeugkasten bzw. - rahmen (6) angeordneten Federelemente (7, 8; 26, 27) in Abhängigkeit von der Einfederungszeit und/oder dem Einfederungshub veränderbar ist.
6. 6. Federung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Federelemente (7, 8? 27, 28) zueinander parallel zwischen einer Radlagerung (2) und dem Fahrzeugrahmen bzw. - kasten (6) angeordnet sind, und daß wenigstens einem, jedoch nicht allen Federelementen {8, 27) eine Steuervorrichtung (Absperrventil 16, Schaltventil 29) zugeordnet ist, welche bei einem Einfederungsvorgang ein Ansteigen der Federspannung dieses wenigstens einen Federelementes (8; 27) nur zeitlich verzögert zum Einfederungsvorgang zuläßt.
7. 7. Federung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelemente zwei vorgespannte Druckmittelfederungen (7, 8; 26, 27) vorgesehen sind, deren eine Druckmittelfederung (8; 27) zeitlich verzögert zum Beginn einer Stoßbelastung des Fahrzeugrades (1) von einer niedrigen auf eine hohe Federkonstante umschaltbar ist.
8. 8. Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante bzw. -spannung der einen Druckmittelfederung (8; 27) durch über die einfederungszeit-oder -hubabhängige schaltende Steuervorrichtung (Absperrventil 16, Schaltventil 29) mittel-oder unmittelbar zuführbares Druckmittel der anderen Druckmittelfederung (7, 26) steigerbar ist.
9. 9. Federung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Druckmittelfederung (7 oder 8) einen im Ruhezustand leicht auslenkbar gehaltenen, einerseits von

   — 3 ~

   ihrem Druckmittel beaufschlagten Ausgleichskolben (Kolben 17) aufweist, der bei Ansprechen der Steuervorrichtung (Absperrventil 16) andererseits vom Druckmittel der anderen Druckmittelfederung (8 oder 7) beaufschlagt ist (Fig. 4, 7).
10. 10. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen einer der Druckmittelfederungen und dem dieser zugeordneten Beaufschlagungsraum des Ausgleichskolbens ein Druckübersetzer eingeordnet ist.
11. 11. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben als Differentialkolben (Kolbenfläche 24, 25) ausgebildet ist (Fig. 8).
12. 12. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Druckmittelfederung (8) über ein Steuerventil (Absperrventil 21) ein Druckspeicher (22) zuschaltbar ist (Fig. 7).
13. 13. Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Druckmittelfederung (27) mittels der Steuervorrichtung (Schaltventil 29) wechselweise an zwei Druckspeicher (30, 28) anschließbar ist, deren einer Druckspeicher (30) ihr eine niedrige und deren anderer Druckspeicher (28) ihr eine hohe Federkonstante verleiht (Fig. 9).
14. 14. Federung nach Anspruch 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Druckspeicher (28) vom Druckmittel der anderen Druckmittelfederung (26) gefüllt ist.
15. 15. Federung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung von gegebenenfalls in einem elektrischen Schwingkreis erzeugten, elektrischen Impulsen gesteuert ist.

    -A-
16. 16. Federung nach Anspruch 6 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit für das Ansteigen der Federspannung zumindest annähernd dem zeitlichen Überfahr abstand der Schienenstöße entspricht.
17. 17. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckmittelfederungen (7, 8 bzw. 26, 27) unter schiedliche Betriebsmedien aufweisen.