AT519633B1 - Federanordnung für ein Schienenfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug mit zumindest einem Wagenkasten und zumindest einem Fahrwerk. Um günstige Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Tragfeder (1), zumindest eine vorgespannte Entlastungsfeder (2), ein mit der zumindest einen Entlastungsfeder (2) verbundener Kontaktkörper (3) sowie zumindest eine erste Zusatzfeder (4) vorgesehen sind, dass eine erste Längsachse (6) der zumindest einen Tragfeder (1), eine zweite Längsachse (7) der zumindest einen Entlastungsfeder (2), eine dritte Längsachse (8) des Kontaktkörpers (3) und eine vierte Längsachse (9) der zumindest ersten Zusatzfeder (4) parallel zueinander angeordnet sind, und dass der Kontaktkörper (3) zwischen der zumindest einen Entlastungsfeder (2) und der zumindest ersten Zusatzfeder (4) angeordnet ist. Dadurch wird für eine Höhenregulierung des Fahrzeugs eine geringe Gesamtsteifigkeit der Federanordnung erzielt.
Description
FEDERANORDNUNG FÜR EIN SCHIENENFAHRZEUG
[0001] Die Erfindung betrifft eine Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug mit zumindest einem Wagenkasten und zumindest einem Fahrwerk.
[0002] Insbesondere bei Fahrzeugen des Nah- und Regionalverkehrs erfolgt häufig eine Höhenregulierung von Wagenkästen, um beispielsweise bei Aufenthalten in Stationen eine geringe Einstiegshöhe bzw. einen ebenen Einstieg in das Fahrzeug für Fahrgäste zu erzielen.
Bei Fahrzeugen, bei denen die Sekundärfeder nicht als Luftfeder, sondern beispielsweise als Schraubenfeder ausgeführt ist, kann die Höhenregulierung durch Herabziehen des Wagenkastens gegen die Wirkung der Schraubenfeder erfolgen, wobei große Kräfte aufgebracht werden müssen.
[0003] Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die DE 10 2015 016 024 A1 bekannt. Darin wird Federsystem für ein Schienenfahrzeug mit einem Federbein beschrieben. Das Federbein weist einen Hydraulikzylinder mit einem darin geführten Kolben auf, wobei der Kolben mit einer Tragfeder zwischen einem Wagenkasten und einem Fahrwerk verbunden ist. Abhängig von den Druckverhältnissen in dem Hydraulikzylinder wird eine Höhe der Tragfeder bzw. ein Federweg beeinflusst.
[0004] Weiterhin wird in der DE 103 15 000 A1 eine Niveauregulierung für ein Schienenfahrzeug offenbart, bei der ein Aktuator in einer Weise auf eine Federstufe zwischen einem Wagenkasten und einem Unterbau wirkt, dass der Wagenkasten gegen eine Rückstellkraft der Federstufe abgesenkt und angehoben werden kann.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Federanordnung mit, für eine Höhenregulierung des Fahrzeugs, geringer Gesamtsteifigkeit anzugeben.
[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Federanordnung der eingangs genannten Art, bei der zumindest eine Tragfeder, zumindest eine vorgespannte Entlastungsfeder, ein mit der zumindest einen Entlastungsfeder verbundener Kontaktkörper sowie zumindest eine erste Zusatzfeder vorgesehen sind,
bei der eine erste Längsachse der zumindest einen Tragfeder, eine zweite Längsachse der zumindest einen Entlastungsfeder, eine dritte Längsachse des Kontaktkörpers und eine vierte Längsachse der zumindest ersten Zusatzfeder parallel zueinander angeordnet sind, und
dass der Kontaktkörper zwischen der zumindest einen Entlastungsfeder und der zumindest ersten Zusatzfeder angeordnet ist.
[0007] Dadurch wird für eine Höhenregulierung, d.h. in einem Haltestellenbetrieb des Fahrzeugs eine geringe Gesamtsteifigkeit der Federanordnung erzielt, ohne die Steifigkeitsverhältnisse der Federanordnung in einem Fahrtbetrieb des Fahrzeugs d.h. z.B. während der Fahrt zu beeinträchtigen.
Wird die Federanordnung für die Höhenregulierung des Wagenkastens eingesetzt und ist die Tragfeder zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk angeordnet, werden aufgrund der geringen Gesamtsteifigkeit die für die Absenkung des Wagenkastens erforderlichen Kräfte reduziert.
Dadurch können Komponenten der Federanordnung (z.B. ein Hydraulikzylinder, welcher zur Höhenregulierung über Hydraulikkolben Kräfte gegen die Tragfeder und die erste Zusatzfeder aufbringt und so den Wagenkasten beispielsweise nach unten zieht) leicht und kompakt ausgeführt werden.
[0008] Es ist günstig, wenn in einen Hydraulikzylinder hineinragend ein erster Hydraulikkolben, der die in dem Hydraulikzylinder angeordnete, zumindest eine Entlastungsfeder kontaktiert, angeordnet ist.
[0009] Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn, in den Hydraulikzylinder hineinragend, eine mit dem zu
mindest einen Fahrwerk verbundene Kolbenstange angeordnet ist.
Durch die Ausführung des Hydraulikzylinders als Gehäuse für die Entlastungsfeder wird einerseits eine besonders kompakte Anordnung erzielt und anderseits werden mit dem Hydraulikzylinder hohe Drücke erzeugt.
Mit dem Hydraulikzylinder werden über den ersten Hydraulikkolben, Kräfte auf die Kolbenstange aufgebracht, wodurch der Wagenkasten abgesenkt wird.
[0010] Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn in dem Hydraulikzylinder ein bezüglich des ersten Hydraulikkolbens als Mitnehmer ausgeführter zweiter Hydraulikkolben angeordnet ist, der über eine Druckfeder mit der Kolbenstange verbunden ist.
Dadurch wird eine Reihenschaltung des ersten Hydraulikkolbens mit dem zweiten Hydraulikkolben erzielt. Der erste Hydraulikkolben wirkt dabei auf die Entlastungsfeder und der zweite Hydraulikkolben auf die Kolbenstange. Ist die Kolbenstange mit dem Fahrwerk oder mit dem Wagenkasten verbunden, so führt diese, z.B. während der Fahrt des Fahrzeugs, dynamische Bewegungen des Fahrwerks oder des Wagenkastens mit aus. Da diese Bewegungen über dessen Verbindung mit der Kolbenstange auf den zweiten Hydraulikkolben wirken, ist die Entlastungsfeder davon entkoppelt und kann daher kompakt ausgeführt werden.
[0011] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. [0012] Es zeigen beispielhaft:
[0013] Fig. 1: Ein Seitenriss einer ersten beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung in Schnittdarstellung,
[0014] Fig. 2: Ein auf erste beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung bezogenes Federdiagramm,
[0015] Fig. 3: Eine dritte beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung in Schnittdarstellung, wobei ein Hydraulikzylinder mit einem ersten Hydraulikkolben gezeigt ist, und
[0016] Fig. 4: Eine dritte beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung in Schnittdarstellung, wobei ein Hydraulikzylinder mit einem ersten Hydraulikkolben und einem zweiten Hydraulikkolben gezeigt ist.
[0017] Eine in Fig. 1 gezeigte, erste beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung weist eine als Stahl-Schraubenfeder ausgeführte Tragfeder 1 mit einer Grundplatte 16 und einer Deckplatte 17 auf. Die Deckplatte 17 ist mit einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs verbunden, die Grundplatte 16 über eine zweite Zusatzfeder 5, die als Schichtfeder ausgebildet ist, mit einem Fahrwerk. Innerhalb der Tragfeder 1 ist eine vorgespannte Entlastungsfeder 2 vorgesehen, die als Stahl-Schraubenfeder ausgeführt und in einem Gehäuse 18 angeordnet ist. Das Gehäuse 18 ist über seine Oberseite mit der Deckplatte 17 verbunden und weist eine Öffnung auf, über die ein als Stempel ausgebildeter und mit der Entlastungsfeder 2 verbundener Kontaktkörper 3 nach außen geführt ist. Der Kontaktkörper 3 ist also zwischen einer Unterseite des Gehäuses 18 und der Entlastungsfeder 2 gelagert.
Unterhalb des Kontaktkörpers 3 und ebenfalls innerhalb der Tragfeder 1 angeordnet, ist eine als Elastomerfeder bzw. als Gummipuffer ausgebildete erste Zusatzfeder 4 vorgesehen, die über ihre Unterseite an die Grundplatte 16 angebunden ist. Eine erste Längsachse 6 der Tragfeder 1, eine zweite Längsachse 7 der Entlastungsfeder 2, eine dritte Längsachse 8 des Kontaktkörpers 3, eine vierte Längsachse 9 der ersten Zusatzfeder 4 und eine fünfte Längsachse 10 der zweiten Zusatzfeder 5 sind deckungsgleich zueinander angeordnet.
[0018] Fig. 2 zeigt ein Federdiagramm (Kraft-/Weg, F/s-Diagramm) bezüglich der in Fig. 1 dargestellten Anordnung.
Wenn die Tragfeder 1 komprimiert wird, kontaktiert der Kontaktkörper 3 nach Überwindung eines in Fig. gezeigten Wegs ds die erste Zusatzfeder 4, wodurch eine Reihenschaltung der Entlastungsfeder 2 mit der ersten Zusatzfeder 4 erzeugt wird. Die Entlastungsfeder 2 und die erste Zusatzfeder 4 sind in Parallelschaltung mit der Tragfeder 1.
Überschreitet eine Kontaktkraft zwischen dem Kontaktkörper 3 und der ersten Zusatzfeder 4 eine Vorspannkraft FV der Entlastungsfeder 2, wird der Anstieg einer Gesamtfederkraft FG, die sich aus einer Tragfederkraft FT, einer Entlastungsfederkraft FE und einer ersten Zusatzfederkraft FZ zusammensetzt, aufgrund der in Fig. 2 gezeigten unterschiedlichen Verläufe von FT, FE und FZ sowie der genannten Reihen- und Parallelschaltung reduziert.
Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass für eine Absenkung des Wagenkastens erforderliche Kräfte, die gegen die Gesamtfederkraft FG beispielsweise von einem in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Hydraulikzylinder 11 aufgebracht werden müssen, reduziert werden können.
Für geringere Kräfte als FV (Fahrtbetrieb) weist die Federanordnung einen anderen Steifigkeitsverlauf auf als für größere Kräfte (Haltestellenbetrieb).
[0019] In Fig. 3 ist eine zweite beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden. Im Unterschied zu Fig. 1 zeigt Fig. 3 ein Gehäuse 18, das als Hydraulikzylinder 11 ausgeführt ist. Der Hydraulikzylinder 11 ist über seine Oberseite mit einer Deckplatte 17 einer Tragfeder 1 verbunden. Die Deckplatte 17 ist mit einem Wagenkasten verbunden.
Der Hydraulikzylinder 11 ist gegen seine Umgebung über eine Dichtung 19 abgedichtet.
Uber einen Hydraulikanschluss 20 und einen Leitungsweg 21 wird ein als erster Hydraulikkolben 12 ausgeführter Kontaktkörper 3, der eine Entlastungsfeder 2 kontaktiert, mittels eines definierten Drucks eines Hydraulikfluids 22 betätigt.
Der linke Bereich von Fig. 3 zeigt einen unbetätigten Zustand des Hydraulikzylinders 11, der rechte Bereich einen betätigten Zustand.
Koaxial zu dem ersten Hydraulikkolben 12 ist eine Kolbenstange 14 angeordnet. Der erste Hydraulikkolben 12 und die Kolbenstange 14 ragen in den Hydraulikzylinder 11.
In dem betätigten Zustand des Hydraulikzylinders 11 ist der ersten Hydraulikkolben 12 im Vergleich zu dem unbetätigten Zustand angehoben und kontaktiert die Kolbenstange 14, wodurch sich diese mit dem ersten Hydraulikkolben 12 nach oben mit bewegen kann.
[0020] Die Kolbenstange 14 ist über ihrer Unterseite mit einem Fahrwerk verbunden. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, die Kolbenstange 14 mit dem Wagenkasten zu verbinden. Bewegt sich der erste Hydraulikkolben 12 nach oben, wird einerseits die Entlastungsfeder 2 komprimiert und andererseits, über die Bewegung der Kolbenstange 14 der Abstand zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk verringert. Auf diese Weise wird die Höhenregulierung des Wagenkastens durchgeführt.
[0021] Bei einem, in Fig. 3 nicht gezeigten Kontakt zwischen dem ersten Hydraulikkolben 12 und einer unter diesem, auf einer mit dem Fahrwerk verbundenen Grundplatte 16 der Tragfeder 1 angeordneten ersten Zusatzfeder 4, erfolgt aufgrund der Vorspannung der Entlastungsfeder 2 eine Reduktion der von dem Hydraulikzylinder 11 gegen die Wirkung der Tragfeder 1 sowie der ersten Zusatzfeder 4 aufzubringenden Kräfte zur Höhenregulierung, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben.
[0022] In Fig. 4 ist eine dritte beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Federanordnung dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und in Fig. 3 verwendet werden.
Fig. 4 zeigt ein Gehäuse 18, das als Hydraulikzylinder 11 ausgeführt ist. Der Hydraulikzylinder 11 ist über seine Oberseite mit einer Deckplatte 17 einer Tragfeder 1 verbunden. Die Deckplatte 17 ist mit einem Wagenkasten verbunden.
Der Hydraulikzylinder 11 ist gegen seine Umgebung über eine Dichtung 19 abgedichtet.
[0023] Über einen Hydraulikanschluss 20 und einen Leitungsweg 21 wird ein erster Hydraulikkolben 12, der eine Entlastungsfeder 2 kontaktiert, mittels Hydraulikfluid 22 betätigt.
Der linke Bereich von Fig. 4 zeigt einen unbetätigten Zustand des Hydraulikzylinders 11, der rechte Bereich einen betätigten Zustand.
Im Unterschied zu Fig. 3 ist in dem Hydraulikzylinder 11 ein zweiter Hydraulikkolben 13 angeordnet, der ebenfalls mittels eines Hydraulikfluids 22 betätigt wird, wobei auf den ersten Hydraulikkolben 12 und den zweiten Hydraulikkolben 13 der gleiche Druck wirkt.
Der zweite Hydraulikkolben 13 ist mit dem ersten Hydraulikkolben 12 in Reihe geschaltet.
Der erste Hydraulikkolben 12 wirkt dabei auf die Entlastungsfeder 2 und der zweite Hydraulikkolben 13 auf die Kolbenstange 14. Die Kolbenstange 14 ist mit dem Fahrwerk verbunden und führt daher, z.B. während der Fahrt des Fahrzeugs, dynamische Bewegungen des Fahrwerks mit aus. Da diese Bewegungen über dessen Verbindung mit der Kolbenstange 14 auf den zweiten Hydraulikkolben 13 wirken, ist die Entlastungsfeder 2 davon entkoppelt und kann daher kompakt ausgeführt werden.
[0024] Bei einer Aufwärtsbewegung des zweiten Hydraulikkolbens 13 bewegt sich auch der erste Hydraulikkolben 12 nach oben und komprimiert die Entlastungsfeder 2.
[0025] Der zweite Hydraulikkolben 13 ist mit der Kolbenstange 14 verbunden, wobei zwischen dem zweiten Hydraulikkolben 13 und der Kolbenstange 14 eine Druckfeder 15 angeordnet ist. Die Kolbenstange 14 bewegt sich bei einer Aufwärtsbewegung des zweiten Hydraulikkolbens 13 durch diese Verbindung ebenfalls nach oben.
Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 erwähnt, bewirkt eine Bewegung der Kolbenstange 14 eine Höhenregulierung des Wagenkastens.
[0026] Die Druckfeder 15 bewirkt nach Betätigung des Hydraulikzylinders 11, d.h. bei Reduktion des Drucks im Hydraulikzylinder 11 eine Rückstellung des zweiten Hydraulikkolbens 13.
LISTE DER BEZEICHNUNGEN
1 Tragfeder
2 Entlastungsfeder
3 Kontaktkörper
4 Erste Zusatzfeder 5 Zweite Zusatzfeder 6 Erste Längsachse 7 Zweite Längsachse 8 Dritte Längsachse 9 Vierte Längsachse 10 Fünfte Längsachse
11 Hydraulikzylinder
12 Erster Hydraulikkolben 13 Zweiter Hydraulikkolben 14 Kolbenstange
15 Druckfeder
16 Grundplatte
17 Deckplatte
18 Gehäuse
19 Dichtung
20 Hydraulikanschluss
21 Leitungsweg
22 Hydraulikfluid
Claims (13)
1. Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug mit zumindest einem Wagenkasten und zumindest einem Fahrwerk, welche zumindest eine Tragfeder mit einer Grundplatte und einer Deckplatte aufweist, wobei die Deckplatte mit dem zumindest einen Wagenkasten und die Grundplatte mit dem zumindest einen Fahrwerk verbunden ist, sowie zumindest eine vorgespannte Entlastungsfeder umfasst, bezüglich welcher die zumindest eine Tragfeder parallel schaltbar angeordnet ist und mit welcher ein Kontaktkörper verbunden ist, und bei welcher eine erste Längsachse der zumindest einen Tragfeder, eine zweite Längsachse der zumindest einen Entlastungsfeder und eine dritte Längsachse des Kontaktkörpers parallel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Zusatzfeder (4), welche an die Grundplatte (16) angebunden ist, vorgesehen ist, wobei eine vierte Längsachse (9) der zumindest ersten Zusatzfeder (4) parallel zu der ersten Längsachse (6), der zweiten Längsachse (7) und der dritten Längsachse (8) angeordnet ist, der Kontaktkörper (3) zwischen der zumindest einen Entlastungsfeder (2) und der zumindest ersten Zusatzfeder (4) angeordnet ist, die zumindest eine Entlastungsfeder (2) bezüglich der zumindest ersten Zusatzfeder (4) in Reihe schaltbar angeordnet ist und die zumindest eine Tragfeder (1) bezüglich der zumindest ersten Zusatzfeder (4) parallel schaltbar angeordnet ist.
2. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Längsachse (9) der zumindest ersten Zusatzfeder (4) parallel zu einer fünften Längsachse (10) einer zweiten Zusatzfeder (5) angeordnet ist.
3. Federanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Hydraulikzylinder (11) hineinragend ein erster Hydraulikkolben (12), der die in dem Hydraulikzylinder angeordnete, zumindest eine Entlastungsfeder (2) kontaktiert, angeordnet ist.
4. Federanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hydraulikzylinder (11) hineinragend eine Kolbenstange (14) angeordnet ist.
5. Federanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (14) mit dem zumindest einen Fahrwerk verbunden ist.
6. Federanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (14) mit dem zumindest einen Wagenkasten verbunden ist.
7. Federanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hydraulikkolben (12) bezüglich der Kolbenstange (14) als Mitnehmer ausgeführt ist.
8. Federanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hydraulikzylinder (11) ein bezüglich des ersten Hydraulikkolbens (12) als Mitnehmer ausgeführter zweiter Hydraulikkolben (13) angeordnet ist, der über eine Druckfeder (15) mit der Kolbenstange (14) verbunden ist.
9. Federanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Tragfeder (1) als Sekundärfeder ausgeführt ist.
10. Federanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Tragfeder (1) als Schraubenfeder ausgeführt ist.
11. Federanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Entlastungsfeder (2) als Schraubenfeder ausgeführt ist.
12. Federanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Zusatzfeder (4) als Elastomerfeder ausgeführt ist.
13. Federanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zusatzfeder (5) als Schichtfeder ausgeführt ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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