DE1134695B

DE1134695B - Hydro-pneumatische Federung fuer Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnfahrzeuge

Info

Publication number: DE1134695B
Application number: DES48215A
Authority: DE
Inventors: Konrad Truemper
Original assignee: Rheinstahl Siegener Eisenbahnbedarf GmbH
Current assignee: Rheinstahl Siegener Eisenbahnbedarf GmbH
Priority date: 1956-03-29
Filing date: 1956-03-29
Publication date: 1962-08-16
Also published as: US2930606A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 48215II/2Od

ANMELDETAG: 29. MÄRZ 1956

BEKANNTMACHUN G
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 16. AUGUST 1962

Die Erfindung betrifft eine hydro-pneumatische Federung für Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnfahrzeuge, unter Verwendung mehrerer Verdrängerzellen, die die während der Fahrt auftretenden Drücke und Stöße in Flüssigkeitsdruck umsetzen, der Federn zugeführt wird, wobei die Druckkreise der Verdrängerzellen untereinander in Verbindung stehen.

Derartige Anordnungen sind bekanntgeworden und haben sich bewährt. Sie sind ausschließlich zum Abfangen von Vertikalstößen geeignet.

Es ist bekannt, zweiachsige Schienenfahrzeuge mit Hilfe von Blattfedern und Federschaken gegen Vertikal- und Horizontalstöße abzufedern und mehrachsige Schienenfahrzeuge auf Drehgestellen zu lagern, die entsprechend gefedert sind. Bei horizontalen Auslenkungen des gefederten Teiles des Schienenfahrzeuges werden durch die Art der Aufhängung in den Federschaken Rückstellkräfte wirksam. Die Schwingungsdauer des gefederten Teiles des Fahrzeuges ist dabei annähernd unabhängig von der Masse des Fahrzeuges und fast nur eine Funktion der Länge der Federschaken.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Dämpfung der Schlingerbewegung bei Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen, bekanntgeworden, wobei die seitliche Bewegung des Wagenkastens dadurch gebremst wird, daß sie in eine Hubbewegung umgesetzt wird. Zu diesem Zweck ist eine Kurvenbahn zwischen Wagenkasten und Tragfeder eingeschaltet, die dieses bewirkt.

Die bekannte Anordnung stellt im wesentlichen ein Rollenpendel dar, das eine Kurvenbahn aufweist, die so gestaltet ist, daß mit wachsendem Ausschlag der Widerstand in der Horizontalen steigt. Die Feder, auf die sich das Rollenpendel abstützt, ist eine gewöhnliche Blattfeder mit linearer Charakteristik. Diese Feder ist mit einer progressiven Pendelfederung verbunden, wobei sich die Anordnung nicht bewähren konnte, da einerseits die Blattfeder auf Torsion beansprucht und andererseits die Kraftübertragung statisch unbestimmt ist. Außerdem könnten Schwingungserscheinungen auftreten, die zum unliebsamen Aufschakeln der Schwingungen führen.

Weiterhin ist auch eine Einrichtung zur Erzielung eines drehschwingungsfreien Laufs von zwei achsigen Eisenbahnwagen oder Drehgestellen bekanntgeworden, wobei außer der linearen Vertikalfederung durch Blattfedern eine progressive wirkende Horizontalfederung in Form eines Pendels vorgesehen ist. Dabei ist zusätzlich bekanntgeworden, Hydro-pneumatische Federung

für Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnfahrzeuge

Anmelder:

Rheinstahl Siegener Eisenbahnbedarf

Aktiengesellschaft, Dreis-Tiefenbach (Kr. Siegen)*

Konrad Trümper, Siegen, ist als Erfinder genannt worden

die Schaken nochmals zu unterteilen, wobei die Verbindungsstücke nach einem bestimmten Weg gegen einen Anschlag stoßen, so daß bei weiterem Ausschwingen allein nur noch der kurze Oberteil wirkt, was eine Steigerung der Rückstellkraft der Schaken umgekehrt proportional zu ihren Längen ergibt.

Auch hierbei werden aber die Federeigensehaften einer Federart nicht durch die der anderen Federart beeinflußt.

Bei Schienenfahrzeugen sind zwar auch schon rein pneumatische Federn bekanntgeworden, wobei der Wagenkasten dem Laufwerk gegenüber mit Hilfe von Luftkissen abgestützt ist, die beispielsweise als Ringe ausgebildet und vertikal oder horizontal angeordnet sein können. Es ist hierbei auch bereits die Anordnung getrennter Luftkissen bekanntgeworden, von denen eines die vertikalen und das andere die horizontalen Stöße abfedert. Auch ist bekanntgeworden, beide Luftkissen miteinander in Verbindung zu setzen. Die Anordnung von Ringen lotrecht zur Radebene wurde jedoch dieser Anordnung gegenüber als zweckmäßiger angesehen, was folgende Gründe hatte:

Zunächst erfordern Luftkissen Abmessungen, die für den praktischen Eisenbahnbetrieb kaum in Frage kommen. Eine pneumatische Kopplung beider Systeme ist wenig wirksam, da die Dämpfung von Schwingungen, die sich von einem Federsystem auf das andere übertragen können, sehr große Schwierigkeiten macht und einen ziemlich umfangreichen Kompressor erfordert, um die Federungen auf die

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jeweilige Last abzustimmen. Dennoch ist die Steue- angeordnet und mit mindestens einem, besser rung der Energie, die bei einem derartigen Feder- jedoch mit zwei Federspeichern mit progressiven aggregat von einem System in das andere über- Federkennlinien so verbunden und die Steuerung wechselt, kaum zu kontrollieren, der gekoppelten Druckkreise ist so ausgelegt, daß Der Raum, den die bekannten Federungen ein- 5 die Kopplung nur bei stärkeren Schwingungen stark nehmen, ist erheblich. Die Anlenkpunkte derselben wirksam wird. Die Federn haben derartige proliegen oftmals weit voneinander entfernt. Besonders gressive Federkennlinien, daß die Federsteifigkeit bei Laufrädern kleinen Durchmessers, wie sie heute im Bereich kleiner Schwingungen von der Last insbesondere bei Plattformgliederzügen angestrebt abhängig und infolgedessen die Schwingungsdauer werden, ist es jedoch wesentlich, daß kein großer io der Vertikal- und auch der Horizontalschwingungen Raum für die Federungen in Anspruch genommen von der Fahrzeugmasse annähernd unabhängig wird. Wenn außerdem bei mechanischen Federn ist. Durch die Kombination von Luft- und mechaweiche Federcharakteristiken erstrebt werden, ist nischen Federn lassen sich Federkennlinien erreichen,

oft der Federweg erheblich größer als der maximal _{deren Differ}e_nti_ai_quoti_enten &- der Belastung prak-

zulassige Hohenverstellbereich. 15 as

Bei den modernen Schienenfahrzeugen kommt tisch proportional sind. Dabei ist ρ die Belastung

zusätzlich noch die Tatsache hinzu, daß durch die in kg und s der Federweg in m.

Leichtbauweise die Gewichtsunterschiede zwischen Nun ist die Eigenschwingungszahl der Federung

leeren und beladenen Fahrzeugen im Verhältnis ^ ₌ c_ _{fed die Federkonstante und} _m _die

zum Gesamtgewicht immer großer werden, so daß 20 _m>

bei massenabhängigen Schwingungen diese in den Masse ist. Bei kleinen Schwingungen, wie sie in der

beiden genannten Extremzuständen sehr stark unter- Praxis auftreten, kann also die an sich variable

schiedliche Frequenzen aufweisen Federzahl -f- als in diesem kleinen Schwingungs-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die as

Federung^ £ der Verbal- ^d Horizont*!- · ££ *££ S&STiS'* £%*£ federung veränderlich und den gefederten Massen ω² bei allen Belastungen konstant bleibt, möglichst weitgehend proportional zu machen, Als Dämpfung können Drosseln mit regulier-

um optimale Federwirkung bei jeder Belastung ins- barem Querschnitt angeordnet sein. Weiterhin kann besondere auch in bezug auf die bisher oft vernach- 30 als zusätzliche Dämpfung zwischen den Druckkreisen lässigte Horizontalfederung und maximalen Fahr- ein Differentialkolben vorgesehen sein, der an seiner komfort bei an sich kleinem Federweg zu erreichen. größeren Fläche vom Druck der vertikalen und an Die Federung soll ferner in möglichst geschlossener seiner kleineren Fläche vom Druck der horizontalen und gedrungener Bauweise robust und betriebs- Feder beaufschlagt, durch eine doppeltwirkende sicher ausgebildet sein. Sie soll als Einbaueinheit 35 Feder in Mittelstellung gehalten wird und in dieser sowohl am Achslager als auch am Fahrgestell selbst Stellung über Bohrungen geringen Durchmessers untergebracht werden können, wobei die erst- einen langsamen Druckausgleich gestattet, solange genannte Anordnung den Vorteil trägt, daß das er nicht durch überstarken Druck in einem der Achslagergehäuse selbst alle zugehörigen Feder- Räume an der Unter- oder Oberseite des Zylinders, einzelteile aufnimmt, während die zweite Anordnung 40 in dem er gleitet, aufliegt.

den Vorteil hat, daß die Einzelteile der Federung Die Bewegungen des Differentialkolbens können

selbst zu den gefederten Massen gehören. durch an sich beliebige Mittel gedämpft sein, um

Diese Aufgaben werden bei einer hydro-pneu- ein Flattern zu verhindern, beispielsweise mit Hilfe matischen Federung für Fahrzeuge, insbesondere einer Kolbenscheibe, die von einem Druckmittel Eisenbahnfahrzeuge, bei der mehrere Verdränger- 45 im Zylinder beaufschlagt, mit Bohrungen versehen zellen vorgesehen sind, die die während der Fahrt und über einen Stößel mit dem Differentialkolben auftretenden Drücke und Stöße in Flüssigkeits- verbunden ist. Eine generelle Dämpfung eines Steuerdruck umsetzen, der Federn zugeführt wird, wobei Schiebers für die Zuleitung von Druckmittel in das die Druckkreise der Verdrängerzellen untereinander hydraulische Gestänge einer hydraulisch-pneumain Verbindung stehen, erfindungsgemäß dadurch 50 tischen Federung ist an sich bekannt und sieht so gelöst, daß getrennte Verdrängerzellen für die Um- aus, daß der Steuerschieber starr mit einem mit setzung der horizontalen bzw. vertikalen Drücke Bohrungen versehenen Kolben verbunden ist, der und Stöße vorgesehen sind und die progressiv sich in einem mit dem Gehäuse des Steuerschiebers wirkenden Federn so ausgebildet sind, daß ihre starr verbundenen Zylinder bewegen kann, wobei Federkennlinien Ableitungen, d. h. Differential- 55 die Einheit, die aus Gehäuse und Zylinder besteht, quotienten haben, welche der Belastung proportional dem Fahrzeuggehäuse gegenüber abgefedert ist. sind und die Druckkreise der horizontalen mit Die Horizontal- und Vertikalfederzylinder können

denen der vertikalen Verdrängerzellen steuerbar auf gemeinsame oder getrennte Federspeicher gekoppelt sind. arbeiten, wobei jedoch stets Verbindungen zwischen

Als progressiv wirkende Federn sind dabei solche 60 den Leitungen vorhanden und mit Dämpfungsmitteln vorgesehen, die gleichzeitig wirkende Luft- und versehen sein müssen. Infolge der geringeren aufmechanische Federn enthalten, wobei der Ausdruck tretenden Kräfte sind die Horizontalzylinder mit »Luft« auch die einschlägigen Gase bezeichnen soll. geringerem Durchmesser ausgebildet zur schnelleren Die Kopplung der Druckkreise, die die Beein- Steigerung der Federsteifigkeit, jedoch die Kolben, flussung der Horizontalfeder durch die Vertikal- 65 die darin arbeiten, als Stufenkolben, feder ermöglicht, ist so ausgeführt, daß sie lediglich Als Federeinheiten können Luftpolster vorgesehen

in einem bestimmten Frequenzbereich wirksam ist. sein. Zusätzlich können Festkörperfedern etwa in Als Verdrängerzellen sind Zylinder mit Kolben Form von Druckfedern oder Ringfedern angeordnet

sein, wobei Sorge zu tragen ist, daß die Kennlinie Haltens, beispielsweise im Personenverkehr, die der gemeinsam wirkenden Federung den gestellten Absinkbewegung des Fahrzeuges gegenüber der Forderungen entspricht. Im Hinblick auf eine Schienenoberkante zu kompensieren. Im Gütermöglichst gedrängte Bauweise kann die Festkörper- verkehr wird eine derartige Anordnung im allfeder, beispielsweise in Form einer Ringfedersäule, 5 gemeinen nicht notwendig sein, zumal im Hinblick um die Vertikalzylinder herum angeordnet sein. darauf, daß die Pumpe so ausgelegt ist, daß sie

Durch die einschlägigen Vorschriften der Bundes- schon nach kurzer Fahrstrecke den Fahrzeugrahmen,

bahn muß die Höhenveränderung des Wagenkastens selbst wenn er nach seiner Beladung zunächst auf

gegenüber der Schienenoberkante, die infolge von dem Laufwerk aufliegen sollte, um den relativ

Lastveränderungen eintritt, in engen Grenzen ge- ₁₀ geringen Betrag der Höhenverstellbarkeit anhebt,

halten werden. Andererseits aber soll die Federung Die Pumpe wird über einen Schieber gesteuert, der

so weich sein, daß sie ohne besondere Vorkehrungen durch die Bewegung zwischen Achswelle und Rahmen

einen wesentlich größeren Federweg notwendig bewegt wird. Zur Vermeidung einer schnellen Um-

machen würde, als er tatsächlich möglich und zu- kehr der Steuerung bei gelegentlichen Stoßen wird

lässig ist. i₅ der Steuerschieber gegenüber der Rahmenbewegung

Moderne Schienenzüge werden in Leichtbauweise gedämpft.

ausgeführt. Hierfür werden weiche Federungen Die Erfindung wird an Hand von zwei Aus-

mit geringer Bauhöhe benötigt. Die Kombination führungsbeispielen, die in den Zeichnungen dar-

von mechanischer Feder und Luftfeder, die bei der gestellt sind, näher erläutert. Die Zeichnungen stellen

erfindungsgemäßen Federung benutzt wird, erlaubt 20 dar:

es, unter Anwendung hoher hydraulischer Drücke Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße

(etwa 90 bis 100 atü) kleine Einbaumaße der Federung schematische Federung, wobei aus Gründen der

zu erreichen. Es ist hierbei aber erforderlich, daß Übersichtlichkeit die Federspeicher nach außen

innerhalb der Höhensteuerungseinrichtung eine gezogen dargestellt und der Horizontalkolben um

Pumpe vorgesehen ist. Diese Pumpe hat die Auf- 25 90° verschwenkt dargestellt ist,

gäbe, Drucköl in die Verbindungsleitung zwischen Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die erfindungs-

den Federspeichern und den Federzylindern zu gemäße Anordnung oberhalb des Achshalters,

fördern. Die Fördermenge wird durch den Steuer- Fig. 3 einen senkrechten Schnitt entlang der

schieber, welcher von der Höhenlage des Wagen- Linie III-III der Fig. 4,

kastens zu den Rädern abhängig gemacht ist, be- ₃₀ Fig. 4 einen Vertikalschnitt in Wagenlängsrichtung

stimmt, d. h. also: Sinkt der Wagenkasten infolge durch eine zweite Ausführungsform der erfindungs-

einer Beladung ab, so verstellt sich der Steuerschieber, gemäßen Federung.

und der Weg des Drucköles von der Pumpe wird Gegen den Fahrzeugrahmen 1 ist die Achswelle 27 freigegeben zu der Verbindungsleitung zwischen unter Zwischenschaltung einer Anzahl Gummi-Federzylinder und Federspeicher. Im umgekehrten ₃₅ federn 2 über zwei mit Kugelköpfen versehene Falle, wenn also der Wagen entlastet wird, sorgt Pleuelstangen 3 abgestützt. Sie ruhen auf Kolben 5, der Steuerschieber durch seine Steuerschlitze dafür, die in Zylindern 6 gleiten, welche am Achslagerdaß das Öl aus dem Federsystem wieder in den Öl- gehäuse angeordnet oder ein Teil desselben sind, vorratsbehälter zurückfließt, und zwar so lange, bis Um zwischen den Zylindern 6 und den Pleuelwiederum die bestimmte mittlere Wagenhöhe er- ₄₀ stangen 3 einen staubdichten Abschluß zu schaffen, reicht ist. Bei der Fahrt des Wagens schwingt dann sind harmonikaartige Manschetten 4 vorgesehen das System um die Mittellage. Durch diese Ein- (Fig. 3). An den Kolben 5 sind Gummipolster 7 richtung ist es überhaupt erst möglich, die Vorteile angeordnet, die bei Aufsitzen der Kolben 5 im der kombinierten mechanisch-pneumatischen Fede- Zylinder 6 eine Beschädigung verhindern,
rung voll auszuwerten, denn das Federsystem ₄₅ An die Zylinder 6 schließen sich Leitungen 8 schwingt dann, je nach dem Beladungszustand, mit an, die über Drosseln 9 mit einer allgemeinen Vereiner variablen Federkennzahl. Insofern ist die bindungsleitung 10 verbunden sind. Von der VerFederung variabel, als sie sich entsprechend der bindungsleitung 10 zweigen Leitungen 11 ab, die Charakteristik der Federung und der Höhe der in ringzylinderförmige Druckräume 12 führen, in Zuladung einstellt. Es ist also die Federzahl bei _5o denen ringförmige Kolben 13 mit Dichtungen gegen z. B. 201 Ladung doppelt so groß wie die Federzahl Ringfedersäulen 14 arbeiten, die sich mit ihrer bei einer Belastung von etwa 101, so daß also das anderen Seite gegen feste Verschlüsse der Zylinder-

■r, ,..,,.. c · vr * * τ.-υ * u· wandung abstützen. Von der Verbindungsleitung 10

Verhältnis von £ eine Konstante bildet, wobei _werden \_{ußerdem noch Leitungen 15} ^S _beschf_ckt, dieses Verhältnis dem Quadrat der Eigenschwin- ₅₅ die zu Federspeichern 16 führen, die gleichfalls mit gungszahl und dem entsprechenden Gleichge- Druckflüssigkeit gefüllt sind und ferner ein Luftwichtszustand entspricht. Würde also keine Pumpe volumen 17 enthalten, das durch eine Blase 18 vorhanden sein, so wäre man gezwungen, die Fede- von der Druckflüssigkeit getrennt ist.
rung, wie bisher, so steif zu machen, daß die von der Quer zur Fahrtrichtung ist an jeder Fahrzeug-Bundesbahn zugelassenen Federspiele eingehalten 6₀ längsseite mindestens ein Horizontalzylinder anwerden können. Also wäre eine beliebig weiche geordnet. Am Fahrzeugrahmen 1 sind hierfür starre Federung praktisch nicht erreichbar. Arme 19 vorgesehen, die über eine bewegliche Die Pumpe wird vorzugsweise über einen Exzenter Lasche 20 mit dem Horizontalkolben 21 verbunden auf der Achswelle des Fahrzeuges angetrieben, kann sind, der zur schnellen Drucksteigerung als Stufenjedoch auch einen unabhängigen Antrieb erhalten. g₅ kolben 22, 23 ausgebildet ist. Vom Druckraum 24 Wird die Pumpe von der Achswelle aus angetrieben, des Horizontalzylinders führt die Leitung 25 über so können zusätzliche Druckbehälter vorgesehen eine Drossel 26 zur gemeinsamen Verbindungssein, um bei steigender Zuladung während des leitung 10.

Die Achswelle 27 ist im Achslagergehäuse über ein Wälzlager 28 gelagert und trägt am Ende einen exzentrisch gelagerten Bolzen 29, der gegen die Kraft der Feder 30 den Stößel 31 einer Pumpe in Bewegung setzt. Der Stößel 31 arbeitet in einem Pumpendruckraum 31α, der im Pumpengehäuse 32 ausgespart ist. Der Druckraum 31a ist über ein Kugelventil 33 mit dem Druckmittelsumpf 38 verbunden. Weiterhin ist der Pumpendruckraum 31a über ein Kugelventil 34 und eine Leitung 35 mit ₁₍ einem Zylinder verbunden, in dem der Steuerschieber 41 gleitet. Der Arbeitsraum des Kugelventils 34 ist wiederum über ein Kugelventil 36 mit dem Druckmittelsumpf 38 verbunden.

An dem durch die Gummifedern 2 abgefederten Teil des Fahrzeugrahmens 1 ist ein Steuerkolben 37 angelenkt, der im Gehäuse 39 des Steuerschiebers 41, entgegen dem Druck einer Feder 40, beweglich ist. Die Feder 40 stützt sich mit ihrem anderen Ende über eine Führung und ein konisches Zwischen- _zo stück am Steuerschieber 41 ab, der im Zylinderraum 43 des Gehäuses 39 arbeitet. Der Steuerschieber 41 stützt sich wiederum über eine Feder 46 gegen sein Gehäuse 39 ab. In der Wand des Gehäuses 39 ist eine kreisförmige Ausnehmung 44 angeordnet, die über eine Leitung 45 mit der gemeinsamen Verbindungsleitung 10 verbunden ist. Im unteren Teil des Gehäuses 39 ist eine Verbindungsöffnung 44a zum Druckmittelsumpf vorgesehen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Federung ist die folgende:

Das Gewicht von Fahrzeug und Ladung komprimiert über die Vertikalzylinder 6 und Kolben 5 die Druckflüssigkeit, die wiederum die Ringfedersäulen 14 und die Luftfüllungen 17 in den Federspeichern 16 zusammendrückt, wobei plötzliche Stöße durch die Drosseln 9 gedämpft werden. Über die Drossel 26 wird von dem Druck gleichzeitig der Horizontalkolben und die damit zusammenhängende Federung beaufschlagt, so daß auch die Federzahl der Horizontalfederung massenabhängig, ihre Schwingungsdauer also annähernd massenunabhängig ist. Die Drossel 26 soll verhindern, daß plötzliche starke Vertikalstöße auch zu Horizontalschwankungen führen. Die Ausbildung des Vertikalkolbens 21 als Stufenkolben stellt sicher, daß bei größeren seitlichen Ausschlägen die Gegenkraft schnell ansteigt. Da an jeder Wagenseite die Horizontalkolben gegeneinander arbeiten, brauchen sie nur in einer Richtung wirksam zu sein, um das Fahrzeug in der Mittellage zu halten.

Um trotz der mit Absicht gewählten weichen Federcharakteristik der kombinierten Luft-Festkörper-Feder den vorgeschriebenen kurzen Federweg sicherzustellen, ist die Pumpe angeordnet, deren Steuerschieber 42 den Bewegungen des Fahrzeugrahmens 1 gegenüber durch die Feder 40 gedämpft ist, um zu verhindern, daß plötzliche Stöße sich in Form von Zuführung von Druckflüssigkeit in das System auswirken. Sinkt der Fahrzeugrahmen 1 infolge von Lastaufnahme, so wird der Schieber 41 seine Wulst 42 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage nach unten absenken. Es wird damit über Ventil 34, Leitung 35, Ringraum 44 und Leitung 45 der Weg raum des Ventils 34 zu hoch ansteigen, kann er übei das Sicherheiteventil 36 in den Sumpf 38 abfließen. Wird der Wagenkasten durch Entladung zu stark angehoben, so bewegt sich der Steuerschieber 41 mit seiner Wulst 42 nach oben und gibt über den Ringraum 44 und die Öffnung 44 a den Weg von der Verbindungsleitung 10 über die Leitung 45, den Ringraum 44 zum Sumpf 38 frei. Über das Ventil 33 wird dem Druckraum 31a der Pumpe Öl aus dem Sumpf zugeführt. Es wird also in beiden geschilderten Fällen dem Druckkreis so lange Öl zugeführt oder entnommen, bis die gewünschte Mittelstellung erreicht ist.

In Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt dargestellt, der eine als besonders zweckmäßig ermittelte Federungsanordnung zeigt. An einem gemeinsamen Gehäuse 47 sind Vertikalzylinder 6 und Federspeicher 16 angeordnet. Dabei kann einerseits eine direkte Verbindung 48 zwischen Federspeicher 16 und Vertikalzylinder vorgesehen sein, andererseits eine weitere gemeinsame Verbindungsleitung 10 mit Drosseln 9 und einer Leitung 25, die wiederum über eine Drossel 26 mit dem Druckraum 24 des Horizontalzylinders verbunden ist.

In Fig. 3 und 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem nur ein Vertikalzylinder49 angeordnet ist, in dem ein Kolben 5 arbeitet. Das Achslagergehäuse ist durch Lenker 50 vertikal verschieblich gehalten. Eine Pumpe, deren Ausführung der bereits beschriebenen ähnlich ist, wird durch einen Schieber 51 gesteuert, der mit einem der Lenker 50 gelenkig verbunden ist und seine Höhenstellung zum Achslagergehäuse als Funktion des Höhenunterschiedes zwischen Fahrzeugrahmen 1 und Achswelle ändert. Der Schieber 51 betätigt über ein schräges Auflaufstück gegen die Wirkung einer Feder 52 einen Steuerkolben 53, der die Zufuhr des von der Pumpe aus dem Vorratsbehälter 54 geförderten Öles in den Druckraum 55 des Vertikalzylinders 49 steuert.

Je eine Luft- und eine Festkörperfeder sind in einem gemeinsamen Federgehäuse 56 vereinigt, und zwar so, daß die zugeführte Druckflüssigkeit nach einer Seite hin das Luftvolumen 17 und nach der anderen Seite hin über eine Kolbenscheibe 57 die Festkörperfeder 58 komprimiert.

Für die Horizontalfederung ist eine getrennte Federanordnung vorgesehen, bei der im Gehäuse 59 eine Luftfeder 77 und eine Festkörperfeder 60 vereinigt, jedoch durch eine Kolbenscheibe 61 voneinander getrennt sind.

Bei beiden Federanordnungen sind Drosseln 62 und 63 vorgesehen. Beide Druckkreise stehen in Verbindung.

Statt der Drossel 26 bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist hier ein Differentia'kolben 64 angeordnet, der in einem Zylinder 65 gleitet und durch beliebige, an sich bekannte Mittel, wie eine Feder 66, in einer Mittelstellung gehalten wird und den Zylinder 65 in zwei getrennte Räume 67 und 68 trennt. Die einzige direkte Verbindung zwischen den Räumen 67 und 68 stellen Kanäle 69 dar, die in den

Differentialkolben 64 gebohrt sind. Über die Leitung 70 ist der Zylinderraum größeren Querschnittes 67

zur gemeinsamen Verbindungsleitung 10 freigegeben g₅ mit dem Vertikalzylinder 49 verbunden und anderer- und durch die Pumpe mit Druckflüssigkeit beschickt. seits über die Drossel 62 mit dem zugehörigen Feder-Das Ventil 34 verhindert einen gegenläufigen Flüssig- system im Federgehäuse 56, während der Zylinderkeitsstrom. Sollte jedoch der Druck im Arbeits- raum 68 kleineren Querschnittes mit dem Horizontal-

Claims

zylinder und weiterhin über die Drossel 63 mit dem zugehörigen Federsystem im Gehäuse 59 verbunden ist. Der Differentialkolben 64 selbst trägt an seiner Stirnseite einen Stößel 71, der wiederum in eine '■ Kolbenscheibe 72 mit Bohrungen 73 ausläuft, die in einem mit Öl gefüllten Zylinder 74 beweglich ist. Die Aufgabe des Differentialkolbens 64 ist es, zwar einerseits sicherzustellen, daß ein Druckanstieg im Vertikalzylinder 49 auf Grund größerer Belastung ι ί dem Horizontalfedersystem mitgeteilt wird, es aber andererseits vermieden wird, daß Flatterbewegungen auftreten, also Druckanstiege in beiden Richtungen nur gedämpft weitergeleitet werden. Schließlich soll bei feststehendem Kolben 64 ein langsamer Druck- ι ausgleich möglich sein und bei plötzlichen ungewöhnlich starken Stoßen gar kein Druckausgleich stattfinden. Die Wirkungsweise des Differentialkolbens 64 ist folgende: .·>. > Da durch die Kanäle 69 nur ein langsamer Druckausgleich zwischen den Drücken beider Federspeicher möglich ist, befindet sich der Differentialkolben 64 selbst im Normalfall stets in Mittelstellung. Beim Auftreten vertikaler oder horizontaler Schwingungen ■'■ s wird eine Verschiebung des Differentialkolbens 64 nach oben oder unten eintreten. Dabei ist die größere Fläche dem Vertikalzylinder und die kleinere Fläche dem Vertikalzylinder zugekehrt. Bei normalen Schwingungsamplituden wird der Differentialkolben 64 J ■ > nicht in seinem Zylinder 65 zum Anschlag kommen, so daß fortwährend eine Verbindung zwischen beiden Druckräumen 67 und 68 vorhanden ist. Sollten sehr kleine und sehr häufige Druckunterschiede auftreten, die als Flattern bezeichnet werden, so wird i.i die Dämpfung des Differentialkolbens 64 wirksam. Eine schnelle Aufeinanderfolge von Vertikalstößen wirkt sich somit nicht auf die Horizontalfederung aus. Bei ungewöhnlich großen und plötzlichen Druckanstiegen jedoch wird die Bewegung des Differential- t" kolbens 64 zunächst durch seine Dämpfungseinrichtung 71, 72 gedämpft. Andererseits führt er eine so große Bewegung durch, daß er oben oder unten im Zylinder 65 zur Anlage kommt, wodurch auch die kleinen Öffnungen 69 geschlossen werden und jede ι;. Verbindung zwischen den beiden Federsystemen unterbrochen ist. Es können noch eine Reihe von Änderungen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Federspeicher und der Kolben verändert werden, v Die Anordnung derselben kann sich ändern, ferner können noch zusätzliche Druckbehälter vorgesehen sein, und die Federanordnung kann zum Teil am Achslager und zum Teil am Wagenkasten vorgesehen sein. Die Ansprüche 2, 5, 7, 8 und 11 bis 16 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1. PaTF.NTAXSPRLTIIC:

1. Hydro-pneumatische Federung für Fahr- ίο zeuge, insbesondere Eisenbahnfahrzeuge, unter Verwendung mehrerer Verdrängerzellen, die die während der Fahrt auftretenden Drücke und Stöße in Flüssigkeitsdruck umsetzen, der Federn zugeführt wird, wobei die Druckkreise der fif, Verdrängerzellen untereinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Verdrängerzellen für die Umsetzung der horizontalen bzw. vertikalen Drücke und Stöße vorgesehen sind und die progressiv wirkenden Federn so ausgebildet sind, daß ihre Federkennlinien Ableitungen, d. h. Differentialquotienten haben, welche der Belastung proportional sind und die Druckkreise der horizontalen mit denen der vertikalen Verdrängerzellen steuerbar gekoppelt sind.

2. Hydro-pneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als progressiv wirkende Federn solche vorgesehen sind, die gleichzeitig wirkende Luft- und mechanische Federn enthalten.

3. Hydro-pneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Druckkreise so ausgeführt ist, daß sie lediglich in einem bestimmten Frequenzbereich wirksam ist.

4. Hydro-pneumatische Federung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrängerzellen Zylinder (6) mit Kolben (5) angeordnet und mit mindestens einem, am günstigsten jedoch mit zwei Federspeichern (16 bzw. 56 und 59) mit progressiven Federkennlinien so verbunden sind und die Steuerung der gekoppelten Druckkreise so ausgelegt ist, daß die Kopplung nur bei stärkeren Schwingungen stark wirksam ist.

5. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfung Drosseln (9 und 26 bzw. 62 und 63) mit regulierbarem Querschnitt angeordnet sind.

6. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfung zwischen den Druckkreisen ein Differentialkolben (64) angeordnet ist, der an seiner größeren Fläche (67) vom Druck der vertikalen und an seiner kleineren Fläche (68) vom Druck der horizontalen Feder beaufschlagt, durch eine doppeltwirkende Feder (66) in Mittelstellung gehalten wird und in dieser Stellung über Bohrungen (69) geringen Durchmessers einen langsamen Druckausgleich gestattet, solange er nicht durch überstarken Druck in einem der Räume (67 oder 68) an der Unter- oder Oberseite des Zylinders (65), in dem er gleitet, aufliegt.

7. Hydro-pneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (64) mit Hilfe einer Kolbenscheibe (72) gedämpft wird, die von einem Druckmittel im Zylinder (74) beaufschlagt, mit Bohrungen (73) versehen und über einen Stößel (71) mit dem Differentialkolben (64) verbunden ist.

8. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontal- und Vertikaldrücke durch die Druckflüssigkeit auf mindestens einen gemeinsamen Federspeicher (16) übertragen werden.

9. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontal- und die Vertikaldrücke durch die Druckflüssigkeit auf voneinander getrennten Horizontal- (59) und Vertikalfederspeicher (56) übertragen werden.

10. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß die mechanische Feder (14) um den Vertikalzylinder (6) für die Druckflüssigkeit herum angeordnet ist.

11. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feder (58 und 60) in dem Federspeicher (56 bzw. 59) angeordnet ist.

12. Hydro-pneumatische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (29 bis 32) für die Druckflüssigkeit im Achslagergehäuse angeordnet ist.

13. Hydro-pneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe von der Achswelle (27) des Fahrzeugs angetrieben wird.

14. Hydro-pneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Druckmittelbehälter angeordnet sind.

15. Hydro-pneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 12 bis 14, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die von der Pumpe gelieferte Flüssigkeitsmenge über Steuerschieber (41 bzw. 53) durch die Relativbewegung zwischen Achslagergehäuse und Fahrzeugrahmen (1) gesteuert wird.

16. Hydro-pneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Steuerschiebers (41) der Bewegung des Rahmens (1) gegenüber gedämpft ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 699 979, 837 551,
150, 926 406, 936 846;

deutsche Patentanmeldung ρ 40935 II/2Od D
(bekanntgemacht am

20. September 1951);

österreichische Patentschriften Nr. 141 189,
896;

britische Patentschriften Nr. 311 437, 429 963;

USA.-Patentschrift Nr. 2 633 811;

Zeitschrift: »Glasers Annalen«, 1950, S. 35, Abb. 4.

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