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Pendelstütze für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf
eine Pendelstütze für Schienenfahrzeuge mit zwei an gegenüberliegenden Fahrzeugteilen
beschränkt raumbeweglich abgestützten Stirnflächen, bestehend aus zwei teleskopartig
ineinandergleitenden, nach außen durch je eine feste Stirnfläche abgeschlossenen
Hohlkörpern und mindestens einer in deren Hohlraum angeordneten Schraubenfeder.
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Bei derartigen bekannten Pendelstützen ist es notwendig, die Abstütz-
und Gleitflächen der beiden ineinandergreifenden Teile sorgfältig zu warten und
zu schmieren, um einen vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden, der ohnehin wegen der
zumindest teilweise dem Staub zugänglichen Abstütz- und Gleitflächen noch ganz beträchtlich
ist. Diese Pendelstützen haben zwar noch den Vorteil, daß die Schraubenfedern geschützt
untergebracht sind, sie ermöglichen indessen keine schwingungsgedämpfte Wagenkastenfederung,
weil die Schraubenfedern praktisch keine Eigendämpfung aufweisen und daher insbesondere
die Gefahr von Resonanzschwingungen besteht.
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Bei einer anderen aus Schraubenfedern bestehenden seitlichen Wagenkastenabstützung
ist allerdings schon vorgeschlagen worden, innerhalb des Windungsraumes der Schraubenfeder
einen hydraulischen Stoßdämpfer anzuordnen. Dabei ist der Stoßdämpfer mit einem
Ende über Gummipuffer mit dem zugehörigen Fahrzeugteil verbunden, um beim Anschlagen
des Stoßdämpferkolbens in einer Endstellung harte Schläge zu vermeiden und um eine
zusätzliche Dämpfung zu erzielen. Bei dieser Anordnung liegen jedoch die Schraubenfedern
vollkommen ungeschützt, so daß sie äußeren Angriffen jeder Art leicht zugänglich
sind und auch leicht beschädigt werden können. Außerdem wird infolge der relativen
Querbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestellrahmen eine ungehemmte lotrechte
Federung wegen der fest an den Fahrzeugteilen gelagerten Enden der Schraubenfedern
verhindert. Auch ist diese Anordnung nur geeignet, niederfrequente Schwingungen
zu dämpfen.
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Das letztere gilt auch für eine andere bekannte seitliche Abstützung,
bei welcher jedoch die Schraubenfeder in einem auch den hydraulischen Stoßdämpfer
umfassenden, fest in einem Fahrzeugteil gelagerten zweiteiligen und teleskopartig
ineinandergreifenden Gehäuse gelagert ist. Zum Abstützen gegenüber dem anderen Fahrzeugteil
ist eine Gleitplatte mit Kugelpfanne vorgesehen. Bei dieser bekannten Abstützung
handelt es sich daher um keine eigentliche Pendelstütze. Sie ist außerdem weder
wartungs- noch verschleißfrei, da sowohl die Gleitplatte als auch die Kugelpfanne
wie auch die Führungen der Gehäuseteile sorgfältig geschmiert werden müssen.
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Zum Vermeiden von Wartung und Schmierung ist es zwar schon bekanntgeworden,
zwischen Pendelstütze und Fahrzeugteilen Gummizwischenlagen vorzusehen. Diese Pendelstützen
sind jedoch sonst urigefedert, so daß sie für eine federnde Abstützung des Hauptrahmens
auf den Drehgestellen nicht verwendet werden können.
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Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung
darin, eine Pendelstütze aus zwei teleskopartig ineinandergreifenden Teilen mit
den weiteren eingangs erwähnten Merkmalen so weiterzubilden, daß eine praktisch
wartungs- und verschleißfreie, gedämpfte Wagenkastenfederung ermöglicht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß auf jeder festen
Stirnfläche der Hohlkörper der Pendelstütze in an sich bekannter Weise eine ringförmige,
mit ihrer freien Stirnfläche auf der zugeordneten Abstützfläche der Fahrzeugteile
aufliegende Gummizwischenlage vorgesehen und die ineinandergreifenden Hohlkörper
in gleichfalls an sich bekannter Weise als Stoßdämpfer ausgebildet sind, wobei jedoch
der Ringspalt zwischen den Gleitflächen der Hohlkörper ständig mit Ö1 gefüllt ist.
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Eine derartig ausgebildete Pendelstütze ermöglicht nicht nur die vorteilhafte
Lösung der gestellten Aufgane, sondern sie ergibt darüber hinaus noch den Vorteil,
daß jede Pendelstütze einer Wagenkastenfederung ein in sich geschlossenes Bauteil
darstellt, das im Bedarfsfalle leicht und schnell ausgewechselt werden kann. Ein
Übertragen von hochfrequenten Schwingungen ist mit Sicherheit durch die Gummizwischenlagen
ausgeschlossen, die zudem eine Form aufweisen, die eine ungehinderte Drehbarkeit
der Fahrzeugteile gegeneinander gewährleistet. Denn das größte Gummivolumen
ist
an der Stelle der größten Verformung angeordnet, wodurch den Gummizwischenlagen
außerdem noch eine größere Lebensdauer verliehen wird. Weiterhin ist es mittels
der vorgeschlagenen Pendelstützen möglich, eine langhubige, weiche Wagenkastenfederung
aufzubauen, die eine angenähert progressive Charakteristik aufweist und in gleicher
Weise hoch-und niederfrequente Schwingungen dämpft, so daß mit Sicherheit Resonanzschwingungen
verhindert werden.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine in sich federnd nachgiebige Pendelstütze
im Längsmittelschnitt, Abb. 2 eine weitere in sich federnd nachgiebige Pendelstütze
mit einstellbarer Vorspannung im Längsmittelschnitt, Abb. 3 einen Querschnitt der
Linie II-II in Abb. 2, Abb. 4 eine dritte Pendelstütze mit einem in vorgespanntem
Zustand einsetzbaren Federteil im Längsmittelschnitt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 erfolgt die Abstützung der Pendelstütze
am Fahrzeugrahmen bzw. Wagenkasten 1 und am Drehgestellrahmen 2 über je eine ringförmige
Gummizwischenlage 3, deren Dicke vorteilhaft von der Innenbohrung zum Außenmantel
zunimmt, damit beim Kippen der Pendelstütze an der Stelle der größten Verformung
die größte Dicke des Gummikörpers 3 vorhanden ist. Die Abstützflächen 4 und 5 sowohl
der Endstücke 6 der Pendelstütze als auch die der Abstützkörper 7 und 8 der Fahrzeugteile
sind ballig ausgebildet und mit einem sie nach außen begrenzenden Ringbund 9 versehen,
der ein Herausquetschen der Gummizwischenlagen 3 verhindert.
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Konzentrisch zur Mitte jeder Abstützfläche4 ist jeweils ein mit den
Endstücken 6 verbundener zylindrischer Zapfen 10 vorgesehen, der durch die Innenbohrung
der Gummizwischenlagen 3 hindurchgreift und in die ihn mit größerem, durch die erforderliche
Schrägstellung der Pendelstütze bedingtem Spiel umgebende Bohrung des mit dem jeweiligen
Fahrzeugteil verbundenen Abstützkörpers 7 oder 8 hineinragt, um die Gummizwischenlage3
zu zentrieren und gleichzeitig bei einer etwaigen Zerstörung derselben ein Herausfallen
der Pendelstütze und damit ein Kippen des Wagenkastens 1 zu verhindern. Ein Abstützkörper
8 ist fest mit dem zugehörigen Fahrzeugteil, z. B. dem Drehgestellrahmen 2, verbunden,
während der andere in lotrechter Richtung ein- und feststellbar am anderen Fahrzeugteil,
z. B. am Wagenkasten 1, angebracht ist, um eine gleichmäßige Verteilung der Wagenkastenlast
auf die einzelnen Pendelstützen einer Pendelabstützung zu erzielen. Jedes Endstück
6 hat an der der Abstützfläche 4 angewandten Stirnseite einen Ringbund 11, an dem
es mit je einem rohrförmigen zylindrischen Mittelteil 12 bzw. 13 durch eine Schweißnaht
14 verbunden ist, so daß ein hohler Außenteil und ein hohler Innenteil entsteht,
die beide gegenseitig teleskopartig geführt sind. Dabei umfaßt der mit dem Drehgestellrahmen
2 verbundene untere Mittelteil 13 den mit dem Wagenkasten 1 verbundenen oberen Mittelteil
12 und führt ihn.
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In einer Querebene des oberen Mittelteiles 12 ist etwa in der Mitte
eine dichtschließende, beispielsweise einschraubbare Querwand 15 vorgesehen, die
sich gegen den Wagenkasten 1 hin an einem am Innenmantel des oberen Mittelteiles
12 vorgesehenen Ringbund 16 abstützt und den von den Mittelteilen 12 und 13 gebildeten
Hohlraum in einen Federraum 17 und einen Vorratsraum 18 für die Ölfüllung unterteilt.
Zwischen dieser Querwand 15 und der dem Drehgestellrahmen 2 abgewandten Stirnseite
des unteren Endstückes 6 ist in dem Hohlraum der Mittelstücke 12 und 13 eine Schraubenfeder
19 vorgesehen, deren Charakteristik härter ist als die der Gummizwischenlagen 3
in ihrem unteren Federbereich, d. h. im Bereich geringer Belastung.
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Um die Federung der Pendelstütze erst nach nahezu erschöpftem Federweg
der Gummizwischenlagen 3 wirksam werden zu lassen, ist die Schraubenfeder 19 unter
Vorspannung gesetzt. Im oberen, mit dem Wagenkasten 1 in Verbindung stehenden Mittelteil
12 sind deshalb in Längsrichtung der Pendelstütze verlaufende, diametral gegenüberliegende
Langlöcher 20 vorgesehen, in die in den unteren Mittelteil 13 einschraubbare
Zapfen 21 hineinragen. Die Länge der Langlöcher 20 entspricht dem gewünschten Federweg
der Pendelstütze plus dem Durchmesser der Zapfen 21. Die Größe der Vorspannung wird
durch die gegenseitige Lage der Zapfen 21 und der Langlöcher 20 bestimmt. Sind verschiedene,
wahlweise einstellbare Vorspannungen erforderlich, so sind in der Höhe verschieden
liegende, auf dem Umfang des Zylindermantels des oberen Mittelstückes 12 verteilte
Langlochpaare vorzusehen, in die je nach der erforderlichen Größe der Vorspannung
die Zapfen 21 eingreifen.
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In der Querwand 15 des oberen Mittelteiles 12 ist in einer den Vorratsraum
18 mit dem Federraum 17 verbindenden Bohrung 22 ein Rückschlagventil 23 angeordnet,
das sich beim Zusammendrücken der Pendelstütze schließt und beim Auseinanderfedern
öffnet. Außerdem sind im Zylindermantel des oberen Mittelteiles 12 im Bereich des
die Querwand abstützenden Ringbundes 16 Einströmöffnungen 24 und unterhalb des am
Wagenkasten 1 angeordneten Endstückes 6 Entlüftungsbohrungen 25 vorgesehen, die
auch durch zwei in gegenläufigem Sinne wirkende Rückschlagventile ersetzt werden
können, um einen möglichst staubdichten Abschluß des Vorratsraumes 18 der Pendelstütze
zu erzielen. Zwischen den Außenmänteln der beiden Mittelteile 12 und 13 ist eine
das freie Ende des unteren Mittelteiles 13 und die Einströmöffnungen 24 umhüllende,
ein Federspiel erlaubende Dichtungsmanschette 26 vorgesehen.
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Vor Inbetriebnahme wird die Pendelstütze etwa bis zum oberen Rand
des Ringbundes 16, wie schematisch angedeutet, mit Öl od. dgl. gefüllt. Wird dann
die Pendelstütze infolge des Federspiels zwischen Wagenkasten 1 und Drehgestellrahmen
2 zusammengedrückt, so wird, weil sich das Rückschlagventil23 schließt, das Öl zwischen
den Gleitflächen 27 der teleskopartig ineinandergreifenden Mittelstücke 12 und 13
hindurchgepreßt und, da die Dichtungsmanschette 26 ein Abfließen ins Freie verhindert,
das Öl durch die Einströmöffnungen 24 wieder in den Vorratsraum 18 über dem Rückschlagventil23
geführt. Beim Auseinanderfedern der Pendelstütze öffnet sich das Rückschlagventil
23, und das Öl strömt in den Federraum 17 der Pendelstütze zurück, so daß durch
diese Maßnahme eine wirksame Umlaufschmierung geschaffen ist, die durch die Relativbewegung
zwischen Wagenkasten 1 und Drehgestelirahmen 2 betätigt wird. Außerdem kann durch
entsprechende Bemessung des Durchlaßquerschnittes des Rückschlagventils 23 und entsprechende
Wahl der Passung der ineinandergleitenden Mittelteile 12 und 13 und/oder durch Anbringen
von Ölnuten an einem der Mittelteile 12 oder 13 ein Drosseln des Ölumlaufes erzielt
werden, so daß gleichzeitig durch die Ölumlaufschmierung eine Stoßdämpfung gewährleistet
wird.
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 und Abb. 3 gleicht grundsätzlich
im Aufbau dem nach Abb. 1. Dabei ist jedoch an Stelle der Dichtungsmanschette26
ein fest und öldicht am oberen Mittelteil 12 befestigter glokkenförmiger, das freie
Ende des unteren Mittelteiles 13 überdeckender Blechmantel 28 angebracht,
dessen unteres, freies Ende am Rand 29 rechtwinklig eingezogen ist und im Abstand
über dem eingezogenen Rand 29 eine Ringsicke 30 aufweist. Zwischen Ringsicke 30
und Rand 29 ist ein selbstdichtender Dichtungsring 31 eingelegt. Außerdem ist bei
dieser Ausführung die Größe der Vorspannung der Schraubenfeder 19 stufenlos einstellbar.
Dazu ist die Querwand 15 mit einem topfförmigen, in den Hohlraum der Schraubenfeder
19 ragenden Fortsatz 32 versehen, dessen Boden eine rechteckige, symmetrisch zur
Mitte des Bodens liegende Durchbrechung 33 aufweist. Das am Drehgestellrahmen 2
anliegende Endstück 6 der Pendelstütze ist mit einer koaxial zur Längsachse der
Pendelstütze verlaufenden, mit einem Gewinde versehenen Bohrung ausgerüstet, die
zur Aufnahme einer Hammerkopfschraube 34 dient, die an ihrem unteren Gewindeende
ein Vierkantloch 35 trägt, das zum Einstellen der Höhe der Hammerkopfschraube 34
dient. Die Sicherung der Hammerkopfschraube 34 erfolgt durch eine in der Abstützfläche
4 des Endstückes 6 versenkte Zweilochmutter 36, deren der Gummizwischenlage 3 zugewandte
Seite der Wölbung der Abstützfläche 4 angepaßt ist und bündig und mit dieser abschließt.
Die Hammerkopfschraube 34 ist so bemessen, daß ihr der Pendelstütze abgewandtes,
mit dem Vierkantloch 35 versehenes Ende bis in die Bohrung des Abstützkörpers 8
des Drehgestellrahmens 2 reicht und somit gleichzeitig den Zapfen 10 der Abstützfläche
4 ersetzt.
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Beim Zusammenbau der Pendelstütze wird die Hammerkopfschraube 34 nach
Maßgabe der erforderlichen Vorspannung eingestellt. Die Pendelstütze wird dann so
weit zusammengepreßt, daß der Kopf der Hammerkopfschraube 34 mit seiner Unterkante
durch die rechteckige Durchbrechung 33 am Boden des Fortsatzes 32 über den Boden
hinausragt. Daraufhin erfolgt eine Drehung eines Mittelteiles 12 oder 13 um 90°.
Nunmehr hält die Hammerkopfschraube 34 die Schraubenfeder 19 unter Vorspannung.
Um ein Auseinanderfallen der Pendelstütze durch gegenseitiges Verdrehen der Mittelteile
12 und 13 zu verhindern, ist im unteren Mittelteil wiederum ein Gewindezapfen 21,
der in ein Langloch 20 des oberen Mittelteiles 12 eingreift, vorgesehen.
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Das Rückschlagventi123 ist als ein in die Querwand 15 einsehraubbares
Bauteil ausgebildet, um eine leichte Bearbeitbarkeit des mit Oldurchlaßöffnungen
37 versehenen Fortsatzes 32 zu ermöglichen. Vorteilhaft wird in diesem Fall, um
eine gute Zugänglichkeit des Rückschlagventils 23 zu sichern, das mit dem oberen
Mittelteil 12 zu verbindende, in Abb.2 und 3 nicht dargestellte Endstück 6 in dieses
eingeschraubt.
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Bei nahezu vollständiger Füllung des Hohlraumes der Pendelstütze mit
Öl kann die Querwand 15 auch an Stelle des Rüekschlagventils 23 lediglich mit einer
oder mehreren Drosselbohrungen 38 von geeigneter Größe versehen sein (Abb. 4). Dabei
ist jedoch die äußere Abdichtung (Blechmantel 28) zwischen den beiden teleskopartig
ineinandergreifenden Mittelstükken 12 und 13 nach außen hin druckfest auszubilden.
Außerdem ist es vorteilhaft, hierbei den Hohlraum der Pendelstütze vollkommen luft-
und öldicht abzuschließen. Ferner kann nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 4
zur Erleichterung der Montage die Querwand 15 des oberen Mittelteiles 12 der Pendelstütze
mit der Schraubenfeder 19 zu einem Bauteil zusammengefaßt werden. Zu diesem Zweck
ist die Querwand 15 an ihrer zum Drehgestellrahmen 2 weisenden Stirnseite, konzentrisch
zu deren Mitte, mit einem rohrförmigen Fortsatz 39 versehen, in dessen Innenraum
ein zylindrischer Fortsatz eines pilzförmigen Federtellers 40
gleitet, auf
dem sich das untenliegende Ende der Schraubenfeder 19 abstützt. Gleichachsig mit
dem Fortsatz des Federtellers 40 ist an diesem ein Schraubenbolzen 41 angeordnet,
der durch eine Mittelbohrung in der Querwand 15 hindurchgeführt ist und an seinem
freien oberen Ende eine gesicherte Mutter 42 aufweist, so daß die Schraubenfeder
19 mit dem Federteller 40 und der Querwand 15 eine Einheit bildet. Durch Verstellen
der Mutter 42 wird die Schraubenfeder 19 in dem erforderlichen Maße stufenlos vorgespannt.
Die ganze vorgespannte Einheit kann dann leicht in die Pendelstütze eingebaut werden.
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Die Anordnung der Pendelstützen erfolgt vorteilhaft als seitliche
Abstützung zu beiden Seiten- eines Drehzapfens in Querebenen des Fahrzeuges. Die
Anzahl der Pendelstützen richtet sich nach der Größe der abzustützenden Wagenkastenlast.
Bei entsprechender konstruktiver Ausbildung ist die Pendelstütze auch als Drehzapfen
für Drehgestelle zu verwenden. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die
erfindungsgemäß ausgebildeten Pendelstützen mit Gummiabstützung auch in anderen
Lagen, an anderen Stellen von Fahrzeugen mit dem Verwendungszweck entsprechender
maßstäblicher Abwandlung verwendet werden können, z. B. in waagrechter Richtung
zwischen den Achslagern und dem Fahrzeugrahmen.