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Die Erfindung betrifft eine Sekundärfederung eines Schienenfahrzeugs, mit zwei baugleichen Luftfedern, die quer und symmetrisch beabstandet zu einer geometrischen Längsmittellinie eines Drehgestells zwischen dem Rahmen des Drehgestells und einer drehgestellseitigen Wiege oder einem Wagenkasten angeordnet sind, wobei die Luftfedern jeweils einen schlauchförmigen, elastomeren Federbalg aufweisen, welcher druckdicht mit seinem oberen Endabschnitt an einem oberen Anschlussteil und mit seinem unteren Endabschnitt an einem unteren Anschlussteil befestigt ist.
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Bei einem Schienenfahrzeug, bei dem dessen Wagenkasten auf Drehgestellen gelagert ist, sind die Federelemente einer Primärfederung zwischen den Achsträgern und dem Rahmen des jeweiligen Drehgestells sowie die Federelemente der Sekundärfederung zwischen dem Rahmen des jeweiligen Drehgestells und einer drehgestellseitigen Wiege oder dem Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet. Konventionelle Drehgestelle weisen jeweils eine zumeist als einen Wiegenquerträger ausgebildete Wiege auf. An der Wiege ist ein Drehzapfen befestigt, oder die Wiege ist mit einer Aufnahme für einen an dem Wagenkasten befestigten Drehzapfen versehen. Über den Drehzapfen ist das betreffende Drehgestell drehbar beziehungsweise schwenkbar an dem Wagenkasten gelagert. Bei einem wiegenlosen Drehgestell wird dagegen auf einen Wiegenquerträger verzichtet, so dass die Federelemente der Sekundärfederung hier unmittelbar zwischen dem Rahmen des Drehgestells und dem Wagenkasten angeordnet sind.
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Die Querfederung des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs gegenüber den Drehgestellen kann jeweils mittels speziellen Querfedern erfolgen, die zwischen einem über einen Drehzapfen mit dem Wagenkasten verbundenen oder unmittelbar an dem Wagenkasten befestigten Mitnehmer und dem Rahmen des jeweiligen Drehgestells angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Querfederung eines Wagenkastens jedoch auch über die Quersteifigkeit der an sich für die vertikale Federung des Wagenkastens zuständigen Federelemente der Sekundärfederung erfolgen. Bei größerer seitlicher Auslenkung des Wagenkastens schlägt dieser jedoch mit Anschlagpuffern an die Drehgestelle an, was aufgrund der progressiven Federkennlinie der Anschlagpuffer zu relativ unkomfortablen harten Stößen führt.
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In der
DE 22 46 881 C3 ist ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs beschrieben, das zur Querfederung des Wagenkastens mit zwei Luftfedern versehen ist, die beidseitig zwischen einem über einen Drehzapfen mit dem Wagenkasten verbundenen Mitnehmer und dem Rahmen des Drehgestells angeordnet sind. Über eine Steuerungseinrichtung kann der Luftdruck in den Luftfedern unabhängig voneinander durch eine Verbindung mit einer Druckluftversorgungsanlage sowie durch das Zuschalten und Abschalten von Zusatzvolumen verändert werden, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung des Wagenkastens.
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Aus der
DE 44 20 367 C1 ist dagegen ein Fahrgestell eines Schienenfahrzeugs bekannt, das zur Steuerung der Querverlagerung des Wagenkastens mit zwei doppeltwirksamen hydraulischen Stellzylindern versehen ist, die beidseitig zwischen einem unmittelbar an dem Wagenkasten befestigten Mitnehmer und einem Querträger des Fahrgestells angeordnet sind. Über eine Steuerungseinrichtung kann der Druck in den überkreuz miteinander verbundenen Druckräumen der Stellzylinder paarweise unabhängig voneinander durch eine Verbindung mit einer Hochdruckpumpe sowie durch das Zuschalten und Abschalten jeweils eines Speicherbehältern verändert werden, zum Beispiel in Abhängigkeit von der seitlichen Verlagerung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell.
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Derartige Einrichtungen zur Querfederung oder Steuerung der Querverlagerung des Wagenkastens erfordern jedoch einen hohen apparativen Aufwand und nehmen einen relativ großen Bauraum in Anspruch. Daher wird aus Platzmangel und aus Kostengründen, insbesondere bei Niederflurwaggons, auf den Einbau derartiger Einrichtungen verzichtet. Bis zum Anschlagen der Anschlagpuffer des Wagenkastens an die Drehgestelle erfolgt die Seitenführung des Wagenkastens bei solchen Schienenfahrzeugen nur über die Quersteifigkeit der Federelemente einer Sekundärfederung, die im vorliegenden Fall aus Luftfedern gebildet ist.
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Um eine Verbesserung der Seitenführung eines Wagenkastens gegenüber einem luftgefederten Drehgestell zu erreichen, ist gemäß der
DE 10 2014 215 025 A1 vorgesehen, dass bei den Luftfedern der Sekundärfederung zur Befestigung an dem Wagenkasten Wulstringe verwendet werden, deren Kragen die Federbälge abschnittsweise seitlich weiter überragen. Durch die seitliche Abstützung der Federbälge an den Kragen der Wulstringe ist die Federsteifigkeit der Luftfedern in Querrichtung größer als in Längsrichtung des Drehgestells.
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Mit derselben Zielsetzung ist gemäß der
EP 3 081 827 A1 vorgesehen, dass die Federbälge der Luftfedern einer Sekundärfederung abschnittweise seitlich mit zusätzlichen Festigkeitsträgern, wie gummierten Gewebeeinlagen, versehen sind. Durch die seitliche Versteifung der Federbälge ist die Federsteifigkeit der Luftfedern in Querrichtung größer als in Längsrichtung des Drehgestells.
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Die beiden geschilderten Ausführungen der für die Sekundärfederung von Schienenfahrzeugen vorgesehenen Luftfedern bewirken jedoch eine dauerhafte Erhöhung der Quersteifigkeit der Luftfedern, welches nicht in allen Anwendungsfällen optimal ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sekundärfederung eines Schienenfahrzeugs mit zwei baugleichen Luftfedern der eingangs genannten Art vorzustellen, bei der die Quersteifigkeit der Luftfedern variabel und reversibel einstellbar ist und somit den jeweiligen Betriebsbedingungen, wie unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Beladungszuständen, angepasst werden kann.
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Demnach betrifft die Erfindung eine Sekundärfederung eines Schienenfahrzeugs, mit zwei baugleichen Luftfedern, die quer und symmetrisch beabstandet zu einer geometrischen Längsmittellinie eines Drehgestells zwischen dem Rahmen des Drehgestells und einer drehgestellseitigen Wiege oder einem Wagenkasten angeordnet sind, wobei die Luftfedern jeweils einen schlauchförmigen, elastomeren Federbalg aufweisen, welcher druckdicht mit seinem oberen Endabschnitt an einem oberen Anschlussteil und mit seinem unteren Endabschnitt an einem unteren Anschlussteil befestigt ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die gleichen oberen Anschlussteile und/oder die gleichen unteren Anschlussteile einer jeden Luftfeder in Bezug zueinander verschiebbar oder verdrehbar angeordnet sind, und dass die oberen Anschlussteile und/oder die unteren Anschlussteile mittelbar oder unmittelbar derartig mit Aktuatoren verbunden sind, dass durch eine Betätigung der Aktuatoren die Spannung der Federbälge der Luftfedern mittels elastischer Verformung derselben reversibel veränderbar ist.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sei hier erwähnt, dass die bei der Sekundärfederung von Schienenfahrzeugen genutzte Bauart von Luftfedern üblicherweise sogenannte Halbbälge sind, deren obere Anschlussteile als Luftfederdeckel und deren untere Anschlussteile als Luftfederkolben ausgebildet sind.
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Durch die vorzugsweise synchron entgegengesetzte Verschiebung oder Verdrehung der oberen Anschlussteile oder der unteren Anschlussteile der Luftfedern werden die betreffenden Federbälge in gleichem Umfang elastisch gespannt und dadurch die Federsteifigkeit der Luftfedern erhöht. Da die betreffenden Anschlussteile synchron, also um denselben Weg oder denselben Drehwinkel, entgegengesetzt zueinander verschoben oder verdreht werden, heben sich die entsprechenden Kräfte oder Drehmomente auf, so dass keine unerwünschte Verschiebung oder Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Wagenkasten auftreten kann.
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Durch die erhöhte Spannung der Federbälge der Luftfedern setzen diese insbesondere einer seitlichen Verschiebung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell einen erhöhten Widerstand entgegen, wodurch die seitliche Auslenkung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell reduziert und ein Anschlagen des Drehgestells an Anschlagpuffer des Wagenkastens vermieden wird. Wenn in bestimmten Betriebssituationen eine größere seitliche Auslenkung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell vorteilhaft ist, kann die erhöhte Spannung der Federbälge durch eine Rückstellung der oberen Anschlussteile oder der unteren Anschlussteile in eine Zwischenposition eingestellt oder in ihrer neutralen Ausgangspositionen wieder aufgehoben werden.
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Gemäß einer bevorzugten ersten Basisausführung der Stellvorrichtung der Sekundärfederung ist vorgesehen, dass die oberen Anschlussteile oder die unteren Anschlussteile beider Luftfedern entlang einer geometrischen Querrichtungslinie linear zueinander verschiebbar angeordnet sind, welche senkrecht auf der Längsmittellinie des Drehgestells steht, dass diese zueinander verschiebbaren Anschlussteile mit mindestens einem Aktuator unmittelbar oder über eine Stellvorrichtung mittelbar verbunden sind, mittels denen die jeweils gleichen Anschlussteile der Luftfedern entgegengesetzt synchron entlang der Querrichtungslinie nach innen oder außen verschiebbar sind, um mittels einer solchen jeweils gegensinnigen Bewegung der Anschlussteile die Spannung der Federbälge durch eine elastische Verformung reversibel zu erhöhen. Die geometrische Querrichtungslinie durchquert dabei die Anschlussteile der Luftfedern jeweils mittig.
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Gemäß einer Weiterbildung der Sekundärfederung mit linear verschiebbaren Anschlussteilen der Luftfedern ist vorgesehen, dass die betreffenden Anschlussteile beider Luftfedern senkrecht zur Längsmittellinie des Drehgestells linearbeweglich an der Wiege des Drehgestells oder an dem Wagenkasten oder an dem Rahmen des Drehgestells gelagert angeordnet sind.
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Durch die synchrone Verschiebung der betreffenden Anschlussteile nach innen oder außen werden die Federbälge der Luftfedern in gleichem Umfang elastisch gespannt, wodurch die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit der Luftfedern erhöht wird. Da die Verschiebung der Anschlussteile und damit die elastische Dehnung der Federbälge synchron entgegengerichtet erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltekräfte und Rückstellkräfte sowohl im Drehgestell als auch im Wagenkasten gegenseitig auf.
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Die betreffenden Anschlussteile beider Luftfedern sind jeweils vorzugsweise mit mindestens zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete Führungselemente verbunden, die zum Beispiel als drehbar gelagerte Führungsrollen ausgebildet sein können, welche in jeweils mindestens einer senkrecht zur Längsmittellinie des Drehgestells an der Wiege des Drehgestells oder an dem Wagenkasten oder an dem Rahmen des Drehgestells angeordneten Führungsschiene verschiebbar gelagert angeordnet sind.
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Entsprechend einer weiter auskonstruierten Ausführungsform dieser ersten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass der Aktuator als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle ausgebildet ist, dass die Enden der Rotorwelle jeweils ein Spindelgewinde mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen, dass der Aktuator in Querrichtung mittig zwischen den Anschlussteilen sowie koaxial zu der Querrichtungslinie oder vertikal parallel versetzt zu der Querrichtungslinie angeordnet ist, und dass beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt der Rotorwelle angeordnete Spindelmutter über eine Koppelstange entlang der Querrichtungslinie an dem zugeordneten Anschlussteil befestigt ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der ersten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass die jeweils gleichen Anschlussteile der Luftfedern über einen Gelenkhebeltrieb miteinander verbunden sind, dass der Gelenkhebeltrieb einen Zentralhebel aufweist, dass der Zentralhebel in seiner Ruhestellung parallel zur Längsmittellinie ausgerichtet ist, dass der Zentralhebel an einer mittig zwischen den Anschlussteilen angeordneten vertikalen Drehachse drehbar gelagert ist, welche senkrecht auf der Querrichtungslinie und senkrecht auf der Längsmittellinie steht, dass der Zentralhebel endseitig jeweils mit einem Außenhebel gelenkig verbunden ist, dass sich die Außenhebel in Richtung zu den jeweils zugeordneten Anschlussteilen der Luftfedern erstrecken sowie mit diesen endseitig jeweils gelenkig verbunden sind, dass der Aktuator als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange ausgebildet ist, dass der Aktuator seitlich versetzt parallel zu der Querrichtungslinie angeordnet ist, und dass der Aktuator mit dem freien Ende seiner Stößelstange gelenkig mit dem Zentralhebel verbunden ist.
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Eine zu der ersten Basisausführung alternative zweite Basisausführung der Stellvorrichtung der Sekundärfederung sieht vor, dass die oberen Anschlussteile oder die unteren Anschlussteile beider Luftfedern um deren jeweilige vertikale Mittelachse relativ drehbar zueinander an dem Rahmen des Drehgestells oder an der Wiege des Drehgestells oder an dem Wagenkasten gelagert angeordnet sind, und dass die betreffenden Anschlussteile mit mindestens einem Aktuator unmittelbar oder mittelbar über eine Stellvorrichtung verbunden sind, mittels dem die jeweils gleichen Anschlussteile der Luftfedern zueinander gegensinnig synchron um deren jeweilige vertikale Mittelachsen drehbar sind, um durch diese jeweils gegensinnige Drehung der Anschlussteile die Spannung der Federbälge durch eine elastische Verformung reversibel zu erhöhen.
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Durch die synchrone Verdrehung der betreffenden Anschlussteile werden die Federbälge der Luftfedern in gleichem Umfang elastisch tordiert, wodurch die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit der Luftfedern erhöht wird. Da die Verdrehung der Anschlussteile und damit die elastische Tordierung der Federbälge synchron entgegengesetzt erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltemomente und Rückstellmomente sowohl im Drehgestell als auch im Wagenkasten gegenseitig auf.
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Gemäß einer Weiterentwicklung dieser ersten Ausführungsform dieser zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass der Aktuator als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle ausgebildet ist, deren Enden jeweils ein Spindelgewinde mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen, dass der Aktuator in Querrichtung des Drehgestells mittig zwischen den Anschlussteilen sowie in Längsrichtung des Drehgestells versetzt zu einer die jeweiligen Anschlussteile geometrisch verbindenden Querrichtungslinie angeordnet ist, und dass beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt der Rotorwelle angeordnete Spindelmutter über eine Gelenkstange, beabstandet von der vertikalen Mittelachse der betreffenden Luftfeder, gelenkig mit dem zugeordneten Anschlussteil verbunden ist.
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Bei einer zweiten Variante dieser zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist vorgesehen, dass die Anschlussteile der Luftfedern über einen Gelenkhebeltrieb miteinander verbunden sind, dass der Gelenkhebeltrieb einen in seiner Ruhestellung in Längsrichtung des Drehgestells ausgerichteten Zentralhebel aufweist, dass der Zentralhebel um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert angeordnet ist, welche mittig zwischen den Anschlussteilen sowie in Längsrichtung des Drehgestells versetzt zu der die Anschlussteile geometrisch verbindenden Querrichtungslinie angeordnet ist, dass der Gelenkhebeltrieb beidseitig jeweils einen Außenhebel aufweist, dass die Außenhebel jeweils beabstandet von der vertikalen Mittelachse der betreffenden Luftfeder in symmetrischer Winkellage mit einem Ende des Zentralhebels sowie mit dem zweiten Ende mit dem zugeordneten Anschlussteil gelenkig verbundenen ist, dass der Aktuator als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange ausgebildet ist, und dass der Aktuator mit dem freien Ende seiner Stößelstange gelenkig mit dem Zentralhebel verbunden ist.
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Bei der ersten Ausführungsform der ersten Basisausführung der Stellvorrichtung und der der ersten Ausführungsform der zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist der jeweilige Rotationsaktuator zweckmäßig als ein Elektromotor ausgebildet.
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Bei der zweiten Ausführungsform der ersten Basisausführung und der zweiten Ausführungsform der zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung ist der jeweilige Linearaktuator dagegen bevorzugt als ein doppeltwirksamer pneumatischer oder hydraulischer Stellzylinder ausgebildet.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit vier Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
- 1 eine vertikale Draufsicht auf ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs mit verstellbaren Anschlussteilen von zwei baugleichen Luftfedern,
- 2 ein Drehgestell mit einer ersten Bauform einer ersten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht,
- 3 ein Drehgestell mit einer zweiten Bauform der ersten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht,
- 4 ein Drehgestell mit einer ersten Bauform einer zweiten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht, und
- 5 ein Drehgestell mit einer zweiten Bauform der zweiten Basisausführung einer Stellvorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der lateralen Federsteifigkeit der Luftfedern in einer ausschnittsweisen Draufsicht.
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Das in 1 in einer Draufsicht abgebildete Drehgestell 2 eines Schienenfahrzeugs weist einen H-förmigen Rahmen 6 mit zwei seitlichen Längsträgern 8a, 8b und einem diese mittig verbindenden Querträger 10 auf. An den Enden der Längsträger 8a, 8b ist über nicht erkennbare Federn einer Primärfederung und zugeordnete Achslagerträger 12a, 12b; 14a, 14b jeweils ein Radsatz 16, 22 drehbar gelagert. Jeder dieser Radsätze 16, 22 bestehend aus einer Achse 18, 24 und zwei drehfest sowie axial unverschiebbar auf dieser befestigte Räder 20a, 20b; 26a, 26b. Im Übergangsbereich zwischen den beiden Längsträgern 8a, 8b und dem Querträger 10 ist jeweils eine Luftfeder 28a, 28b einer Sekundärfederung 1 angeordnet, mittels denen ein in 1 nicht sichtbarer Wagenkasten federelastisch auf dem somit wiegenlosen Drehgestell 2 gelagert ist. Die Luftfedern 28a, 28b sind als sogenannte Halbbalgfedern ausgebildet, deren jeweils obere Anschlussteile 32a, 32b als Luftfederdeckel ausgebildet sind, und deren jeweils untere Anschlussteile (nicht direkt sichtbar) als durchmesserkleinerer Luftfederkolben 33a, 33b ausgebildet sind. Die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b sind als nicht sichtbare, dem Fachmann aber bekannte Halbbälge ausgebildet.
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Zur bedarfsweisen Erhöhung der Quersteifigkeit der Federbälge der Luftfedern 28a, 28b und damit zur Erhöhung der Seitenführungskräfte zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestell 2 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die gleichen oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder die gleichen unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b in Bezug zueinander verschiebbar oder verdrehbar angeordnet sind, und dass die oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder die unteren Anschlussteile 33a, 33b mittelbar oder unmittelbar derartig mit Aktuatoren 46, 62, 80, 96 verbunden sind, dass durch eine Betätigung der Aktuatoren 46, 62, 80, 96 die Spannung der Federbälge der Luftfedern 28a, 28b mittels elastischer Verformung derselben reversibel veränderbar ist.
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Gemäß einer ersten Basisausführung der Stellvorrichtung für die Sekundärfederung 1 ist gemäß den 2 und 3 vorgesehen, dass die oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder die unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b mittels einer geeigneten Stellvorrichtung quer zur geometrischen Längsmittellinie 4 des Drehgestells 2 synchron entgegengerichtet entweder entsprechend den ersten Richtungspfeilen 34a, 34b nach innen oder entsprechend den zweiten Richtungspfeilen 36a, 36b nach außen verschiebbar angeordnet sind.
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Durch die seitliche Verschiebung der oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder der unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch reversibel gespannt und damit die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit, der Luftfedern 28a, 28b erhöht. Da die Verschiebung der Anschlussteile 32a, 32b; 33a, 33b und damit die elastische Dehnung der Federbälge synchron entgegengerichtet erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltekräfte und Rückstellkräfte sowohl am Drehgestell 2 als auch am Wagenkasten gegenseitig auf.
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Alternativ zu einer Querverschiebung der Anschlussteile 32a, 32b; 33a, 33b ist gemäß einer zweiten Basisausführung der Stellvorrichtung für die Sekundärfederung 1 gemäß den 4 und 5 vorgesehen, dass die oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder die unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b mittels einer geeigneten Stellvorrichtung um die jeweilige Mittelachse 30a, 30b der Luftfedern 28a, 28b synchron entgegengesetzt entweder entsprechend den ersten Drehrichtungspfeilen 38a, 38b oder entsprechend den zweiten Richtungspfeilen 40a, 40b verdrehbar angeordnet sind. Durch die Verdrehung der oberen Anschlussteile 32a, 32b und/oder der unteren Anschlussteile 33a, 33b der Luftfedern 28a, 28b werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch tordiert und damit die Steifigkeit, insbesondere die Quersteifigkeit, der Luftfedern 28a, 28b vergrößert. Da die Verdrehung der Anschlussteile 32a, 32b; 33a, 33b und damit die elastische Tordierung der Federbälge synchron entgegengesetzt erfolgt, heben sich die entsprechenden Haltemomente und Rückstellmomente sowohl am Drehgestell 2 als auch am Wagenkasten gegenseitig auf.
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In 2 ist in einem vergrößerten Ausschnitt aus 1 eine mögliche erste Ausführungsform der ersten Basisausführung einer Stellvorrichtung der Sekundärfederung 1 eines Schienenfahrzeugs dargestellt. Der dortige Aktuator 46 und dortige Stellvorrichtung 54 dienen zur synchron entgegengerichteten Linearverschiebung der oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b in Querrichtung des Drehgestells 2 gemäß der Querrichtungslinie 52, also quer und insbesondere senkrecht zur Längsmittellinie 4 des Drehgestells 2.
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Die oberen Anschlussteile 32a, 32b beider Luftfedern 28a, 28b sind jeweils über zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete Führungselemente 42a, 42b in jeweils einer quer zur Längsmittellinie 4 des Drehgestells 2 an dem Wagenkasten angeordneten Führungsschiene 44a, 44b verschiebbar gelagert angeordnet. Bei den Führungselementen 42a, 42b handelt es sich in dem dargestellten Beispiel um drehbar gelagerte Führungsrollen. Der Aktuator 46 ist hierbei als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle 48 ausgebildet, deren beide Enden jeweils ein Spindelgewinde 50a, 50b mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen. Der Aktuator 46 ist in Querrichtung mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b sowie koaxial in oder vertikal parallel versetzt zu der erwähnten Querrichtungslinie 52 angeordnet.
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Die Stellvorrichtung 54 ist als ein Spindeltrieb ausgebildet und weist beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt 50a, 50b der Rotorwelle 48 angeordnete Spindelmutter 56a, 56b sowie jeweils eine Koppelstange 58a, 58b auf, über welche die jeweilige Spindelmutter 56a, 56b an dem jeweils zugeordneten oberen Anschlussteil 32a, 32b der betreffenden Luftfeder 28a, 28b befestigt ist. In der 2 sind die Spindelmuttern 56a, 56b und die Koppelstangen 58a, 58b beispielhaft jeweils einstückig ausgeführt.
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Wenn die Rotorwelle 48 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 46, der bevorzugt als ein Elektromotor ausgebildet ist, in Richtung des eingezeichneten Drehrichtungspfeils 60 gedreht wird, so werden die Spindelmuttern 56a, 56b und damit die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b entsprechend den eingezeichneten Richtungspfeilen 34a, 34b synchron zueinander nach innen gezogen. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch gespannt und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend vergrößert.
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In 3 ist in einem vergrößerten Ausschnitt aus 1 eine mögliche zweite Ausführungsform der ersten Basisausführung einer Stellvorrichtung der Sekundärfederung 1 eines Schienenfahrzeugs dargestellt. Der dortige Aktuator 62 und die dortige Stellvorrichtung 66 dienen zur synchron entgegengerichteten Linearverschiebung der jeweils oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b koaxial zur Querrichtungslinie 52, also senkrecht zur Längsmittellinie 4 des Drehgestells 2. Die oberen Anschlussteile 32a, 32b beider Luftfedern 28a, 28b sind wie zuvor geschildert jeweils über zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete Führungselemente 42a, 42b in jeweils einer quer zur Längsmittellinie 4 des Drehgestells 2 an dem Wagenkasten angeordneten Führungsschiene 44a, 44b verschiebbar gelagert angeordnet.
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Die Stellvorrichtung 66 ist als ein Gelenkhebeltrieb ausgebildet, über den die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b miteinander gelenkig verbunden sind. Der Gelenkhebeltrieb 66 weist zunächst einen Zentralhebel 70 auf, welcher mittig um eine vertikale Drehachse 68 drehbar gelagert angeordnet ist. Diese vertikale Drehachse 68 ist mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet und steht senkrecht auf der Längsmittellinie 4 sowie senkrecht auf der Querrichtungslinie 52. In seiner Ruhestellung ist der Zentralhebel 70 in Längsrichtung parallel zur Längsmittellinie 4 ausgerichtet.
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Der Zentralhebel 70 ist an seinen beiden Enden jeweils gelenkig mit einem Außenhebel 72a, 72b verbunden, und diese Außenhebel 72s, 72b stehen mit deren jeweils anderem Ende gelenkig mit den jeweils zugeordneten oberen Anschlussteilen 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b in Verbindung.
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Der Aktuator 62 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange 64 ausgebildet. Der Aktuator 62 ist seitlich versetzt parallel zu der Querrichtungslinie 52 zwischen den beiden oberen Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet, und das freie Ende seiner Stößelstange 64 ist gelenkig mit einem Ende des Zentralhebels 70 verbunden.
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Wird die Stößelstange 64 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 62, der bevorzugt als ein doppeltwirksamer pneumatischer oder hydraulischer Stellzylinder ausgebildet ist, in Richtung des dargestellten Richtungspfeils 74 verschoben und dadurch der Zentralhebel 70 entsprechend dem eingezeichneten zweiten Drehrichtungspfeil 76 um die vertikale Drehachse 68 gedreht, so werden die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b über die Außenhebel 72a, 72b entsprechend den eingezeichneten Richtungspfeilen 34a, 34b synchron nach innen gezogen. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch gespannt und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend vergrößert.
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In 4 ist in einem vergrößerten Ausschnitt aus 1 eine mögliche erste Ausführungsform einer zweiten Basisausführung einer Stellvorrichtung der Sekundärfederung 1 eines Schienenfahrzeugs dargestellt. Der dortige Aktuator 80 und die dortige Stellvorrichtung 86 dienen zur synchron entgegengesetzten Verdrehung der oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b um ihre jeweilige Mittelachse 30a, 30b. Die oberen Anschlussteile 32a, 32b beider Luftfedern 28a, 28b sind jeweils um eine an dem Wagenkasten befestigte, in der Mittelachse 30a, 30b der jeweiligen Luftfeder 28a, 28b angeordnete vertikale Drehachsen 78a, 78b drehbar gelagert. Der Aktuator 80 ist als ein Rotationsaktuator mit einer beidseitig herausragenden Rotorwelle 82 ausgebildet, deren Enden jeweils ein Spindelgewinde 84a, 84b mit gleicher Steigungshöhe und entgegengesetzter Steigungsrichtung aufweisen. Der Aktuator 80 ist in Querrichtung mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b sowie in Längsrichtung des Drehgestells 2 etwas versetzt zur genannten geometrischen Querrichtungslinie 52 angeordnet.
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Die Stellvorrichtung 86 ist als ein Spindeltrieb ausgebildet und weist beidseitig jeweils eine auf einem Gewindeabschnitt 84a, 84b der Rotorwelle 82 angeordnete Spindelmutter 88a, 88b sowie jeweils eine daran befestigte Gelenkstange 90a, 90b auf, über welche die jeweilige Spindelmutter 88a, 88b beabstandet von der Mittelachse 30a, 30b der betreffenden Luftfeder 28a, 28b in symmetrischer Winkellage gelenkig mit dem zugeordneten Anschlussteil 32a, 32b verbunden ist.
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Wird die Rotorwelle 82 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 80, der bevorzugt als ein Elektromotor ausgebildet ist, in Richtung des dargestellten Drehrichtungspfeils 92 gedreht, so werden die Spindelmuttern 88a, 88b entsprechend den dargestellten Richtungspfeilen 94a, 94b seitlich synchron nach außen gedrückt und dadurch die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b mittels der Gelenkstangen 90a, 90b entsprechend den eingezeichneten Drehrichtungspfeilen 38a, 38b synchron entgegengesetzt gedreht. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch tordiert und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend erhöht.
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In 5 ist in einem vergrößerten Ausschnitt aus 1 eine mögliche zweite Ausführungsform einer zweiten Basisausführung einer Stellvorrichtung der Sekundärfederung 1 eines Schienenfahrzeugs dargestellt. Der dortige Aktuator 96 und die dortige Stellvorrichtung 100 sind zur synchron entgegengesetzten Verdrehung der oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b um ihre jeweilige Mittelachse 30a, 30b abgebildet. Die oberen Anschlussteile 32a, 32b beider Luftfedern 28a, 28b sind wie zuvor beschrieben jeweils um eine an dem Wagenkasten befestigte, in der Mittelachse 30a, 30b der jeweiligen Luftfeder 28a, 28b angeordnete vertikale Drehachse 78a, 78b drehbar gelagert angeordnet.
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Die Stellvorrichtung 100 ist als ein Gelenkhebeltrieb ausgebildet, über den die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b miteinander verbunden sind. Der Gelenkhebeltrieb 100 weist zunächst einen Zentralhebel 104 auf, welcher um eine vertikale Drehachse 102 drehbar ist, die mittig zwischen den oberen Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet ist. Außerdem ist die vertikale Drehachse 102 in Längsrichtung des Drehgestells 2 versetzt zu der genannten geometrischen Querrichtungslinie 52 angeordnet. In seiner Ruhestellung ist der Zentralhebel 104 in Längsrichtung parallel zur Längsmittellinie 4 ausgerichtet.
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Der Zentralhebel 104 ist zur weiteren Ausbildung der Stellvorrichtung 100 jeweils endseitig mit zwei Außenhebeln 106a, 106b gelenkig verbunden. Diese Außenhebel 106a, 106b sind mit deren jeweils anderem Ende in symmetrischer Winkellage an dem jeweils zugeordneten oberen Anschlussteil 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b angebunden. Die Anbindungspunkte der Außenhebel 106a, 106b an den zugeordneten oberen Anschlussteilen 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b sind dabei in Längsrichtung beabstandet von der geometrischen Längsmittellinie 4 und beabstandet von der Mittelachse 30a, 30b der betreffenden Luftfeder 28a, 28b.
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Der Aktuator 96 ist als ein Linearaktuator mit einer einseitig herausragenden Stößelstange 98 ausgebildet. Der Aktuator 96 ist seitlich versetzt zu der Längsmittellinie 4 und längs der Querrichtungslinie 52 zwischen den beiden Anschlussteilen 32a, 32b angeordnet sowie mit dem freien Ende seiner Stößelstange 98 gelenkig mit dem Zentralhebel 104 an dessen einem Ende verbunden.
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Wird die Stößelstange 98 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 96, der bevorzugt als ein doppeltwirksamer pneumatischer oder hydraulischer Stellzylinder ausgebildet ist, in Richtung des eingezeichneten Richtungspfeils 108 verschoben und dadurch der Zentralhebel 104 entsprechend dem eingezeichneten Drehrichtungspfeil 110 um die vertikale Drehachse 102 gedreht, so werden die oberen Anschlussteile 32a, 32b der Luftfedern 28a, 28b mittels der Außenhebel 106a, 106b entsprechend den eingezeichneten Drehrichtungspfeilen 38a, 38b synchron entgegengesetzt gedreht. Dadurch werden die Federbälge der Luftfedern 28a, 28b elastisch tordiert und damit die Quersteifigkeit der Luftfedern 28a, 28b entsprechend erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sekundärfederung
- 2
- Drehgestell
- 4
- Längsmittellinie
- 6
- Rahmen
- 8a, 8b
- Längsträger
- 10
- Querträger
- 12a, 12b
- Erste Achslagerträger
- 14a, 14b
- Zweite Achslagerträger
- 16
- Radsatz
- 18
- Erste Achse
- 20a, 20b
- Erste Räder
- 22
- Radsätze
- 24
- Zweite Achse
- 26a, 26b
- Zweite Räder
- 28a, 28b
- Luftfeder
- 30a, 30b
- Vertikale Mittelachse der jeweiligen Luftfeder
- 32a, 32b
- Oberes Anschlussteil, Luftfederdeckel
- 33a, 33b
- Unteres Anschlussteile, Luftfederkolben
- 34a, 34b
- Richtungspfeil
- 36a, 36b
- Richtungspfeil
- 38a,38b
- Drehrichtungspfeil
- 40a, 40b
- Drehrichtungspfeil
- 42a, 42b
- Führungselemente, Führungsrollen
- 44a, 44b
- Führungsschienen
- 46
- Aktuator, Rotationsaktuator, Elektromotor
- 48
- Rotorwelle
- 50a, 50b
- Spindelgewinde, Gewindeabschnitte
- 52
- Querrichtungslinie zwischen den Anschlussteilen
- 54
- Stellvorrichtung, Spindeltrieb
- 56a, 56b
- Spindelmuttern
- 58a, 58b
- Koppelstangen
- 60
- Drehrichtungspfeil
- 62
- Aktuator, Linearaktuator, Stellzylinder
- 64
- Stößelstange
- 66
- Stellvorrichtung, Gelenkhebeltrieb
- 68
- Drehachse
- 70
- Zentralhebel
- 72a, 72b
- Außenhebel
- 74
- Richtungspfeil
- 76
- Drehrichtungspfeil
- 78a, 78b
- Vertikale Drehachsen
- 80
- Aktuator, Rotationsaktuator, Elektromotor
- 82
- Rotorwelle
- 84a, 84b
- Spindelgewinde, Gewindeabschnitte
- 86
- Stellvorrichtung, Spindeltrieb
- 88a, 88b
- Spindelmuttern
- 90a, 90b
- Gelenkstange
- 92
- Drehrichtungspfeil
- 94a, 94b
- Richtungspfeil
- 96
- Aktuator, Linearaktuator, Stellzylinder
- 98
- Stößelstange
- 100
- Stellvorrichtung, Gelenkhebeltrieb
- 102
- Vertikale Drehachse
- 104
- Zentralhebel
- 106, 106
- Außenhebel
- 108
- Richtungspfeil
- 110
- Drehrichtungspfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2246881 C3 [0004]
- DE 4420367 C1 [0005]
- DE 102014215025 A1 [0007]
- EP 3081827 A1 [0008]
