DE3606325C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufwerkfederung für Schienen­ fahrzeuge mit mindestens zwei Gummirollfedern, die jeweils zwischen einem Dorn und einer Glocke angeordnet sind.

Laufwerkfederungen der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt. Sie haben den Nachteil, daß die Gummirollfeder einen begrenzten Federweg in senkrechter Richtung, d. h. in Richtung ihrer Abrollbewegung zwischen Dorn und Glocke hat und außer­ dem quer zu dieser Hauptfederrichtung sehr steif ist. Dies ergibt sich daraus, daß in dieser Richtung der Werkstoff der Gummirollfeder vorwiegend auf Druck beansprucht wird. Außer­ dem ist die Federwirkung in allen Richtungen quer zur Haupt­ federrichtung gleich.

Bei derartigen Laufwerkfederungen kann einerseits die Begren­ zung des Federweges in Hauptfederrichtung nachteilig sein; andererseits ist insbesondere die ungenügende und in Fahr­ zeuglängs- und -querrichtung gleiche Federwirkung für das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs unzureichend, weil keine optimale Abfederung und Dämpfung insbesondere der seitlichen Anlaufstöße der Räder an den Schienen möglich ist. Auch eine radiale Einstellung der Laufwerke oder Radsätze bei Bogen­ fahrt ist bei der bekannten Anordnung nicht möglich. Somit ist sowohl der Fahrkomfort als auch das Verschleißverhalten der bekannten Anordnungen ungenügend.

Um diese Nachteile der eingangs beschriebenen Laufwerkfede­ rung zu vermeiden, ist eine Vielzahl von Konstruktionen be­ kannt, bei denen Gummirollfedern mit Gummischichtfedern, Stahlfedern, Luftfedern und Lenker- bzw. Hebelanordnungen kombiniert sind, um die als Hauptfederelement eingesetzte Gummirollfeder mit ihren positiven Eigenschaften einsetzen zu können und ihre Nachteile hinsichtlich ihrer Steifigkeit in quer zur Hauptfederrichtung liegender Richtung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laufwerkfede­ rung mit mindestens zwei Gummirollfedern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die mit geringstmöglichem Aufwand eine optimale Einstellmöglichkeit der Laufwerke in Fahrzeuglängs- und -querrichtung gestattet und einen größeren Federweg in Hauptfederrichtung hat.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiter­ bildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt sich eine Hintereinanderschaltung der Gummirollfedern, durch die einer­ seits deren Federweg in Hauptfederrichtung vergrößert und andererseits eine Möglichkeit zur Beeinflussung der quer dazu wirkenden Steifigkeiten geschaffen wird, indem sich die mit­ einander verbundenen Teile (Glocke und Dorn) um eine recht­ winklig zur Hauptfederrichtung liegende Achse verdrehen können. Diese Verdrehung bewirkt eine Beanspruchung beider Gummirollfedern im wesentlichen auf Schub, wobei diese Schub­ beanspruchung zu einer geringeren Steifigkeit führt als eine Druckbeanspruchung der Gummirollfeder, so daß die erfindungs­ gemäße Federkombination quer zur Hauptfederrichtung weicher ist. Insbesondere über die wirksamen Hebelarmlängen läßt sich die Steifigkeit der erfindungsgemäßen Laufwerkfederung quer zur Hauptfederrichtung einstellen und den jeweiligen Er­ fordernissen anpassen.

Um bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Laufwerkfederung unterschied­ liche Steifigkeiten in Fahrzeuglängs- und -querrichtung zu schaffen, weist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mindestens eine der Gummirollfedern eine von der kreisrunden Ringform abweichende Form auf.

Dasselbe Ergebnis läßt sich erzielen, wenn erfindungsgemäß mindestens zwei Gummirollfederanordnungen parallel wirkend nebeneinander angeordnet werden, wobei die jeweils mit­ einander verbundenen Dorne und Glocken ihrerseits miteinander durch einen Balken momentenschlüssig verbunden sind.

Der Balken kann gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung elastisch ausgebildet bzw. elastisch mit mindestens einer der Glocken verbunden sein. Je elastischer der Balken bzw. die Verbindung ausgebildet ist, um so weicher ist die Federanord­ nung in Balkenlängsrichtung, d. h. vorzugsweise in Fahrzeug­ längsrichtung.

Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung der Federsteifigkeit quer zur Hauptfederrichtung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Beweglichkeit der mit einem Dorn verbundenen Glocke in der quer zur Hauptfederrichtung liegenden Ebene durch An­ schläge begrenzt ist. Je größer die Bewegungsmöglichkeit der Glocke ist, um so weicher ist die Federanordnung in dieser Richtung. Auch auf diese Weise lassen sich somit unterschied­ liche Steifigkeiten bei einer Belastung der Federanordnung in einer Ebene erzielen, die quer zur Hauptfederrichtung liegt, wobei es in der Praxis insbesondere auf die Steifigkeit in Fahrzeuglängs- und in Fahrzeugquerrichtung ankommt.

Mit der Erfnidung wird schließlich vorgeschlagen, die An­ schläge elastisch auszubilden. Durch derartige elastische An­ schläge wird die Härteänderung der Federung quer zur Haupt­ federrichtung bei Anlage am Anschlag verringert, so daß nicht nur durch unterschiedliche Abstände zwischen Glocke und An­ schlag, sondern auch durch unterschiedliche Elastizitäten der Anschläge eine Anpassungsmöglichkeit der Federkennlinie an den jeweiligen Bedarfsfall möglich ist. Insgesamt stehen somit bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Laufwerkfederung ausreichende Möglichkeiten zur Beeinflussung der Federkennlinie bei einer Beanspruchung der Gummirollfedern quer zu ihrer Hauptfeder­ richtung zur Verfügung.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäß ausgebildeten Laufwerkfederung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein erstes Aus­ führungsbeispiel einer Laufwerkfederung,

Fig. 2 den waagerechten Schnitt durch die Laufwerk­ federung gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer ab­ gewandelten Ausführungsform mit ovaler Gummiroll­ feder,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform mit zwei nebeneinander angeordneten und parallel wirkenden Gummirollfederanordnungen,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Laufwerkfede­ rung nach Fig. 4 und

Fig. 6 den waagerechten Schnitt durch die Laufwerk­ federung nach den Fig. 4 und 5 entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 4.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ist ein Teil eines Dreh­ gestellrahmens 1 zu erkennen, der über jeweils eine Laufwerk­ federung auf den Achszapfen 2 a mindestens zweier Achsen 2 ab­ gestützt ist. In den Zeichnungen ist jeweils ein Rad 2 b einer Achse 2 zu erkennen.

Der Drehgestellrahmen 1 ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 sowie bei der abgewandelten Aus­ führungsform nach Fig. 3 mit paarweise angeordneten Achs­ haltern 3 versehen, welche die Führung zwischen Drehgestell­ rahmen 1 und Achse 2 übernehmen. Um ein ungewolltes Abheben des Drehgestellrahmens 1 von den Achsen 2 zu verhindern und den Drehgestellrahmen 1 zu verstärken, sind die zusammen­ wirkenden Achshalter 3 durch einen Achshalterschlüssel 4 mit­ einander verbunden.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Laufwerkfederung um­ faßt zwei übereinander angeordnete Gummirollfedern 5 a und 5 b. Die untere Gummirollfeder 5 a ist auf einem Dorn 6 angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel zugleich als Achslagergehäuse ausgebildet ist, jedoch auch als Adapter ausgelegt sein kann, der sich auf dem Achslager abstützt. Auf der unteren Gummi­ rollfeder 5 a liegt als oberes Federgehäuse eine Glocke 7, die mit dem Dorn 8 für die obere Gummirollfeder 5 b verbunden ist. Bei der Darstellung in Fig. 1 sind die Glocke 7 und der Dorn 8 einstückig ausgebildet. Auf der oberen Gummirollfeder 5 b stützt sich schließlich eine Glocke 9 ab, die fest am Drehge­ stellrahmen 1 angeordnet ist.

Durch die voranstehend beschriebene Anordnung ergibt sich eine Hintereinanderschaltung der Gummirollfedern 5 a und 5 b, wobei jede dieser Gummirollfedern 5 a und 5 b bei identischer Ausbildung die Hälfte des senkrechten Federweges übernimmt. Hierdurch sind die Abmessungen jeder Gummirollfeder 5 a bzw. 5 b, insbesondere bezüglich ihrer Höhe und ihres Durchmessers derart günstig, daß die Gummirollfedern 5 a und 5 b über den Achslagern angeordnet werden können. Außerdem läßt sich auf­ grund dieser Hintereinanderschaltung der beiden Gummiroll­ federn 5 a und 5 b ein ausreichender Federweg in senkrechter Richtung, d. h. in Hauptfederrichtung erzielen.

Durch die Verbindung der Glocke 7 für die untere Gummiroll­ feder 5 a mit dem Dorn 8 für die obere Gummirollfeder 5 b er­ gibt sich zusätzlich die Möglichkeit, daß sich diese beiden Teile in der Art eines stehenden Pendels um eine beliebige rechtwinklig zur Haupt­ federrichtung liegende Achse bewegen. Diese Bewegung bewirkt eine Beanspruchung beider Gummirollfedern 5 a und 5 b hauptsächlich auf Schub und eine Elastizität der Laufwerkfede­ rung quer zur Hauptfederrichtung, wobei durch die Schubbean­ spruchung der Gummirollfedern 5 a und 5 b Rückstellkräfte ent­ stehen. Die Laufwerkfederung kann somit in Fahrzeugquerrich­ tung und in Fahrzeuglängsrichtung auftretende Relativbewe­ gungen zwischen Drehgestellrahmen 1 und Achse 2 aufnehmen, die insbesondere zur optimalen Abfederung und Dämpfung insbe­ sondere der seitlichen Anlaufstöße der Räder 2 b an den Schienen und zur radialen Einstellung der Radsätze bei Bogen­ fahrt erforderlich sind.

Um unterschiedliche Steifigkeiten der Laufwerkfederung in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zu schaffen, können die Gummirollfedern 5 a und 5 b eine von der kreisrunden Ringform abweichende Form aufweisen. Während die Gummiroll­ federn 5 a und 5 b beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 kreisringförmig ausgeführt sind, zeigt die Ab­ wandlung nach Fig. 3 eine ovale Ausbildung der Gummirollfedern 5 a und 5 b und damit auch der Dorne 6 und 8 bzw. Glocken 7 und 9. Da die größere Achse der ovalen Form in Fahrzeuglängsrich­ tung liegt, ergibt sich in dieser Richtung eine höhere Steifigkeit als in Fahrzeugquerrichtung.

Bei der dritten Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 sind zwei Gummirollfederanordnungen parallel wirkend nebeneinander angeordnet. Der Dorn 6 der unteren Gummirollfedern 5 a liegt hierbei auf einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Trag­ stück 10 des Achslagergehäuses 11 auf, wogegen die Glocken 9 der oberen Gummirollfedern 5 b am Drehgestellrahmen 1 be­ festigt sind. Wie aus den Fig. 4 und 6 hervorgeht, können in diesem Fall die jeweils miteinander verbundenen Glocken 7 und Dorne 8 ihrerseits miteinander durch einen Balken 12 momentenschlüssig verbunden sein, wodurch sich ebenfalls eine unterschiedliche Steifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung ergibt. Um die Steifigkeiten zu beein­ flussen, kann der Balken 12 elastisch ausgebildet bzw. ela­ stisch mit mindestens einer der Glocken 7 verbunden sein. Ge­ mäß Fig. 4 ist zwischen dem linken Ende des Balkens 12 und der zugehörigen Glocke 7 ein elastisches Zwischenelement 13 ange­ ordnet.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 ist schließlich dargestellt, daß die Beweglichkeit der mit dem Dorn 8 verbundenen Glocke 7 einer der beiden zu einer Achse 2 gehörenden Gummirollfederanordnungen durch einen Anschlag 14 a begrenzt ist, der auch als elastischer Anschlag 14 b ausge­ bildet sein kann. Auch auf diese Weise lassen sich somit unterschiedliche Steifigkeiten in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung erzielen, wobei die Federanordnung um so weicher ist, je größer die Bewegungungsmöglichkeit der Glocke 7 ist. Um die notwendige Führung des Achslagergehäuses 11 sicherzustellen, ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 auch die obere Glocke 9 mit einem Anschlag 15 a bzw. 15 b ver­ sehen.

Bei sämtlichen Ausführungsformen übertragen die übereinander­ liegenden Gummirollfedern 5 a und 5 b die senkrechte Federung sowie alle Quer- und Längskräfte vom Radsatz zum Drehgestell­ rahmen 1. Außerdem lassen die Gummirollfedern 5 a und 5 b die notwendigen Längs- und Querwege zu, um Achseinstellungen bei Bogenfahrt und die Dämpfung von Anlaufstößen zu ermöglichen, wobei die Gummirollfedern 5 a und 5 b zugleich die notwendigen Rückstellkräfte erzeugen, um den Radsatz stets in seine Mittelstellung zurückzuführen.

Da bei ansteigender Belastung der voranstehend beschriebenen Laufwerkfederung die Länge des stehenden Pendels durch zu­ nehmende Einfederung kleiner wird, d. h. mit zunehmender Last sich eine Pendelverkürzung ergibt, werden die Rückstellkräfte anteilmäßig zu dieser Last größer, so daß sich trotz der ein­ fachen und kompakten Konstruktion sowohl der Laufwerkfederung als auch der Aufhängepunkte am Drehgestellrahmen eine opti­ male Funktion ergibt.

Die voranstehend beschriebene Laufwerkfederung kann nicht nur für die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Dreh­ gestelle, sondern auch für zweiachsige Schienenfahrzeuge ver­ wendet werden. Sie ist sowohl als Primärfederung als auch als Sekundärfederung von Reisezugwagen-Drehgestellen einsetzbar und kann darüber hinaus als Abfederung von Lokomotivkästen gegenüber Trieb-Laufdrehgestellen oder Einzelachsen verwendet werden.

Claims (6)

1. Laufwerkfederung für Schienenfahrzeuge mit mindestens zwei Gummirollfedern, die jeweils zwischen einem Dorn und einer Glocke angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der zwischen zwei benachbarten Gummirollfedern (5 a und 5 b) angeordnete Dorn (8) mit der ebenfalls zwischen diesen beiden Gummirollfedern (5 a und 5 b) angeordneten Glocke (7) derart verbunden ist, daß diese miteinander verbundenen Teile (7 und 8) zusätzlich zur Bewegung in Hauptfederrichtung eine Pendelbewegung um eine beliebige, quer zur Hauptfederrichtung liegende Achse ausführen können.

2. Laufwerkfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Gummirollfedern (5 a und 5 b) eine von der kreisrunden Ringform abweichende Form aufweist.

3. Laufwerkfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Gummirollfederanordnungen parallel wirkend nebeneinander angeordnet sind, wobei die jeweils miteinander verbundenen Dorne (8) und Glocken (7) ihrer­ seits miteinander durch einen Balken (12) momentenschlüs­ sig verbunden sind (Fig. 4).

4. Laufwerkfederung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (12) elastisch ausgebildet bzw. elastisch mit mindestens einer der Glocken (7) verbunden ist.

5. Laufwerkfederung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beweglichkeit der mit einem Dorn (8) verbundenen Glocke (7) in der quer zur Hauptfederrichtung liegenden Ebene durch Anschläge (14 a und 14 b) begrenzt ist.

6. Laufwerkfederung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (14 b) elastisch ausgebildet sind.