DE102017223000A1

DE102017223000A1 - Schienenfahrzeugfederung

Info

Publication number: DE102017223000A1
Application number: DE102017223000.2A
Authority: DE
Inventors: Harald Kranz
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-19
Also published as: EP3505418B1; EP3505418A1

Abstract

Schienenfahrzeugfederung mit einer Luftfeder, angeordnet zwischen gefederter Masse und ungefederter Masse, nämlich zwischen Karosserie bzw. Wagenkasten und Fahrwerk bzw. Fahrschemel eines Schienenfahrzeugs, wobei die Schienenfahrzeugfederung eine Felge und eine der Felge gegenüberliegende Oberplatte aufweist, wobei die Felge mit einer Gleitplatte versehen ist und Felge und Oberplatte so angeordnet sind, dass bei einem Ausfall der Luftfeder die Gleitplatte und die Oberplatte aneinander bzw. aufeinander liegen und so die Karosserie am Fahrschemel abgestützt ist, wobei die Felge oder Gleitplatte einerseits und die Oberplatte andererseits zusammenwirkende Teile eines Sensors oder Sensorsystems ausbilden, die abhängig vom Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte und der Oberplatte ein elektrisches Signal erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schienenfahrzeugfederung mit einer Luftfeder, angeordnet zwischen gefederter Masse und ungefederter Masse, nämlich zwischen Karosserie bzw. Wagenkasten und Fahrwerk bzw. Fahrschemel eines Schienenfahrzeugs, wobei die Schienenfahrzeugfederung eine Felge und eine der Felge gegenüberliegende Oberplatte aufweist, wobei die Felge mit einer Gleitplatte versehen ist und Felge und Oberplatte so angeordnet sind, dass bei einem Ausfall der Luftfeder die Gleitplatte und die Oberplatte aneinander bzw. aufeinander liegen und so die Karosserie am Fahrschemel abgestützt ist.
Solche Schienenfahrzeugfederungen beinhalten in aller Regel eine Luftfeder als Hauptfeder und eine Gummifeder oder Blockfeder als Notfeder. Hauptfeder und Notfeder sind zwischen Wagenkasten und Fahrschemel des Fahrzeuges so angeordnet, dass bei einem Ausfall der Hauptfeder die Karosserie am Fahrwerk durch die Notfeder abgestützt wird und die Abstützung über gegenüberliegende zusammenwirkende karosserieseitige und fahrgestellseitige Auflage- und Gleitflächen bzw. Gleitplatten/Gleitelemente erfolgt. Diese Gleitplatten sorgen dann für eine verminderte Reibung und für eine problemlose Abstützung im Notlaufbetrieb.
Hierzu offenbart die EP 1 644 234 B1 eine zentrierende Notfederabstützung für eine Luftfeder, bei der die über die Luftfeder verbundenen Balgfelgen Führungsnuten aufweisen, die bei Auflage des Wagenkastens auf der Notfeder/Zusatzfeder einen seitlichen Versatz des Wagenkastens in Bezug auf das Fahrgestell verhindern sollen. Die einander zugeneigten Flächen der Führungsnuten und ihrer Gegenstücke sind mit Gleitelementen versehen, um bei Verdrehungen oder Querverschiebungen des Wagenkastens relativ zum Fahrgestell die Reibung zu vermindern.
Auch bei solchen mit Notlaufsystemen ausgerüsteten Fahrwerken ist es in der Praxis wünschenswert, möglichst frühzeitig einen beginnenden Luftverlust in einem Federungssystem zu erkennen. Hierzu sind im Stand der Technik Messeinrichtungen oder Sensoren bekannt, die in aller Regel innerhalb der Luftfeder, das heißt innerhalb des Luftfederbalges zwischen der Felge und der Oberplatte einer solchen Federung angeordnet sind. Solche Messsysteme benötigen daher zusätzlichen Bauraum und sind auch in Bezug auf ihre Einbindung und Verkabelung im Gesamtsystem problematisch.
Im normalen Betriebszustand besteht zwischen der Oberplatte der Luftfederung und dem darunterliegenden Systemteil „Felge“, welches bei Schienenfahrzeugluftfedern in der Regel eine Gleitplattenaufnahme mit einer Gleitplatte aufweist, ein Luftspalt. Bei höherem Druckverlust oder bei zu starker bzw. erheblicher stoßförmiger Belastung bzw. kann es auch zu einem direkten Kontakt von Oberplatte und Gleitplatte, kommen, so dass der Luftspalt nicht mehr vorhanden ist. Bei einem solchen direkten Kontakt zwischen Oberplatte und Felge bzw. Gleitplatte können innerhalb der Luftfeder befindliche Sensorikbauteile geschädigt oder zerstört werden.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, den Abstand zwischen Oberplatte und Felge bzw. Gleitplatte mithilfe einer Sensorik zu erfassen, die keine besonderen Erfordernisse an dem zur Verfügung stehenden Bauraum stellt, die einfache Anschlussmöglichkeiten von außen erlaubt, die Beladungszustande und Notsituationen sicher detektieren kann, die auch bei direkten Kontakt von Oberplatte und Gleitplatte nicht beschädigt wird und die durch Umgebungseinflüsse, wie z.B. Temperatur oder Feuchtigkeit, nicht beeinflusst wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei bilden erfindungsgemäß die Felge oder Gleitplatte einerseits und die Oberplatte andererseits zusammenwirkende Teile eines Sensors oder Sensorsystems aus, die abhängig vom Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte und der Oberplatte ein elektrisches Signal erzeugen. Damit werden die bereits in der Luftfederung vorhandenen Bauteilen als Sensorbauteile genutzt, so dass zusätzliche, innerhalb der Federung prominent ausgebildete Einbauten völlig entfallen.
Der proportional zur Belastung sich einstellende Luftspalt zwischen Felge oder Gleitplatte und Oberplatte kann so permanent gemessen werden, wobei sowohl der Beladungs- oder Belastungszustand als auch ein direkter Kontakt, z. B. bei Überlastung, detektiert werden können. Dieses Warnsystem ist somit in der Luftfeder integriert und arbeitet ohne Durchführungen für Kabel oder Datenleitungen, da sowohl die Oberplatte als auch die Felge oder Gleitplatte von außen zugängig sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die zusammenwirkenden Teile einen induktiven Sensor bilden, bei dem vorzugsweise die Oberplatte eine Spule und die Felge oder Gleitplatte ein ferritisches Material aufweisen und der Sensor ein von der mit dem Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte und der Oberplatte sich ändernden Induktivität abhängiges Signal erzeugt. Damit ergibt sich eine mit einfachen Bauteilen zu realisierende Sensorik, die es erlaubt, permanent und ohne großen Aufwand den Abstand zu messen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die zusammenwirkenden Teile einen kapazitiven Sensor bilden, bei dem in oder an der Oberplatte und in oder an der Felge oder Gleitplatte kapazitiv wirksame Flächen vorgesehen sind und der Sensor ein von der mit dem Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte und der Oberplatte sich ändernden Kapazität abhängiges Signal erzeugt. Damit entsteht im Prinzip ein Kondensator aus zwei elektrisch geladenen Flächen, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Hier bildet nun die Oberplatte der Luftfeder die eine Kondensatorfläche/-oberfläche und die die Felge bzw. die Gleitplatte oder der Gleitplattenträger die gegenüberliegende Kondensatoroberfläche. Ober eine Kapazitätsmessung kann nun bei geeigneter Kalibrierung auf einfache und zuverlässige Weise der Abstand zwischen beiden Teilen bestimmt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

1 prinzipiell den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstreckentriebwagens,
2 die erfindungsgemäße Schienenfahrzeugfederung des Kurzstreckentriebwagens nach 1, bei der Gleitplatte und Oberplatte einen kapazitiven Sensor bilden.

1 zeigt prinzipiell den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstreckentriebwagens 1 mit einen Fahrschemel bzw. Fahrgestell 2, welches über eine Schienenfahrzeugluftfederung 3 mit der Karosserie 4 des Triebwagens 1 verbunden ist.
2 zeigt die Schienenfahrzeugfederung 3 mit einer als so genannter „Halbbalg“ ausgebildeten Balgluftfeder 5 mit einem Luftanschluss 6 etwas detaillierter. Die Luftfederung 3 weist eine Felge 7 und eine der Felge gegenüberliegende Oberplatte 8 aufweist, wobei die Felge 7 mit einer ringförmigen Gleitplatte 9 versehen ist. Die Gleitplatte 9 ist über eine Gleitplattenaufnahme 9b mit der Felge 7 verbunden. Felge 7 und Oberplatte 8 sind so angeordnet, dass bei einem Ausfall der Luftfeder 5 die Gleitplatte 9 und die Oberplatte 8 aneinander bzw. aufeinander liegen und so die Karosserie 4 am Fahrschemel 2 abgestützt ist
Innerhalb der Schienenfahrzeugluftfederung 3 ist eine Gummi-Metall-Feder als Zusatzfeder 10 angeordnet.
Bei der in der 2 dargestellten Ausführung einer Schienenfahrzeugfederung bilden die zusammenwirkenden Teile einen kapazitiven Sensor, bei dem an der Oberplatte 8 und in oder an der Gleitplatte 9 kapazitiv wirksame Flächen 11 vorgesehen sind.
Der somit aus Oberplatte und Gleitplatte aufgebaute Sensor erzeugt ein von der mit dem Abstand zwischen der Gleitplatte und der Oberplatte sich ändernden Kapazität abhängiges elektrisches Signal, welches über die Leitungen 12 einer weiteren Überwachung, Anzeige oder Steuerungseinheit für die Luftzufuhr zugeleitet wird.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)

1: Kurzstreckentriebwagen
2: Fahrgestell, Fahrschemel
3: Schienenfahrzeugfederung
4: Karosserie
5: Balgluftfeder
6: Luftanschluss
7: Felge
8: Oberplatte
9: Gleitplatte
9b: Gleitplattenaufnahme
10: Zusatzfeder
11: Kapazitiv wirksame Fläche
12: Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1644234 B1 [0003]

Claims

Schienenfahrzeugfederung (3) mit einer Luftfeder (5), angeordnet zwischen gefederter Masse und ungefederter Masse, nämlich zwischen Karosserie bzw. Wagenkasten (4) und Fahrwerk bzw. Fahrschemel (2) eines Schienenfahrzeugs (1), wobei die Schienenfahrzeugfederung (3) eine Felge (7) und eine der Felge gegenüberliegende Oberplatte (8) aufweist, wobei die Felge (7) mit einer Gleitplatte (9) versehen ist und Felge (7) und Oberplatte (8) so angeordnet sind, dass bei einem Ausfall der Luftfeder (5) die Gleitplatte (9) und die Oberplatte (8) aneinander bzw. aufeinander liegen und so die Karosserie (4) am Fahrschemel (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge oder Gleitplatte (7, 9) einerseits und die Oberplatte (8) andererseits zusammenwirkende Teile (11) eines Sensors oder Sensorsystems ausbilden, die abhängig vom Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte (7, 9) und der Oberplatte (8) ein elektrisches Signal erzeugen.
Schienenfahrzeugfederung nach Anspruch 1, bei der die zusammenwirkenden Teile einen induktiven Sensor bilden, bei dem vorzugsweise die Oberplatte (8) eine Spule und die Felge oder Gleitplatte (7, 9) ein ferritisches Material aufweisen und der Sensor ein von der mit dem Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte und der Oberplatte sich ändernden Induktivität abhängiges Signal erzeugt.
Schienenfahrzeugfederung nach Anspruch 1, bei der die zusammenwirkenden Teile einen kapazitiven Sensor bilden, bei dem in oder an der Oberplatte (8) und in oder an der Felge oder Gleitplatte (7, 9) kapazitiv wirksame Flächen (11) vorgesehen sind und der Sensor ein von der mit dem Abstand zwischen der Felge oder Gleitplatte und der Oberplatte sich ändernden Kapazität abhängiges Signal erzeugt.