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Selbsttätig regelnde Luftfedersteuereinrichtung für zweispurige Straßen-
oder Schienenfahrzeuge mit beiderseits zur Längsachse des Fahrzeuges angeordneten
Luftfederbälgen Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätig regelnde Luftfedersteuereinrichtung
für zweispurige Straßen- oder Schienenfahrzeuge mit beiderseits zur Längsachse des
Fahrzeuges angeordneten Luftfederbälgen, deren Füllung durch von der Lage des Wagenkastens
abhängig betätigte, mit Federungskörper im Betätigungsgestänge versehene, hydraulisch
gedämpfte Ventile geregelt wird und mit einer zusätzlich pendelgesteuerten Überwachungseinrichtung
zur Regelung der Füllung der Luftfederbälge der Luftfederungseinrichtung.
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Bei bekannten Luftfederungen der genannten Art wird die Füllung der
Luftfederbälge dadurch geregelt, daß aus dem Abstand des Wagenkastens von der Radachse,
d. h. aus den belastungs- und fahrtbedingten Veränderungen dieses Abstandes Steuerimpulse
hergeleitet werden, die zur Betätigung von Ventilen dienen, mittels welchen die
Füllung der Luftfederbälge geregelt wird.
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Durch die Wirkungsweise derartiger Anordnungen, bei denen die Luftfederbälge
gefüllt werden, wenn sich der Abstand zwischen Radachse und Wagenkasten verringert
und aus welchen Luft abgelassen wird, wenn sich dieser Abstand vergrößert, wird
ein gleichbleibender Abstand zwischen Radachse und Wagenkasten eingehalten, und
es wird ein Federglied geschaffen, dessen Federwirkung sich abhängig von der Belastung
ändert, d. h., daß die Federung um so härter wird, je größer die Belastung, und
daß sie um so weicher ist, je geringer die Belastung ist. In der Regel ist bei diesen
bekannten Anordnungen auf jeder Seite einerAchse ein Luftregelventil angebracht,
so daß auch Schrägstellungen des Wagenkastens zur Radachse ausgeglichen werden.
Der Wagenkasten wird mithin stets in gleicher Höhe über und parallel zur Radachse
gehalten.
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Bei einer weiterhin bekannten Luftfederungseinrichtung ist für jede
Seite der Radachse ein Pendel und ein pendelgesteuertes Ventil vorgesehen, welches
die Füllung des der Radachse zugeordneten Luftfederbalges kontrolliert. Jeder dieser
Anordnungen ist zusätzlich noch ein weiteres Ventil zugeordnet, das auf Abstandsveränderungen
zwischen einem festen Punkt und der Radachse anspricht. Mit dieser Einrichtung soll
erreicht werden, daß einzeln aufgehängte, rein luftgefederte Räder von Kraftfahrzeugen
weich abgefedert werden können, obwohl bei Kurvenfahrt zum Ausgleich der Kurvenneigung
bzw. zur Herstellung einer derartigen Kurvenneigung des Wagenkastens ein erhöhter
Luftdruck in den Luftfederbälgen auftritt, um ; zu verhindern, daß sich der Wagenkasten
der Fliehkraft folgend zur Kurvenaußenseite hin neigt. Die genannten, bereits bekannten
Luftfederungen sind jedoch nicht in der Lage, den gewünschten Erfolg zu erzielen
und den Anforderungen gerecht zu werden, die während einer Fahrt zu Belastungsänderungen
führen. Von einer derartigen Anlage erwartet man, daß sie auf Änderungen des Belastungszustandes
wie auch auf ungleichmäßige Verteilung der Last im Wagenkasten anspricht, daß sie
Fahrbahnstöße, die zu beiderseits gleichmäßigem oder einseitigem Einfedern der Achse
führen, ausgleicht. Darüber hinaus ist insbesondere bei Personenbeförderung anzustreben,
daß sich der Wagenkasten zur Kurveninnenseite hin neigt und nicht der Fliehkraft
folgend zur Kurvenaußenseite und daß seitliche Fahrbahnneigungen oder gewölbte Fahrbahnen
nicht zu einer anhaltenden Schrägstellung des Wagenkastens führen.
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Die bekannten Luftfederungen sind nicht in der Lage, allen diesen
Einflüssen oder Aufgaben gerecht zu werden, weil sie entweder dahingehend wirken,
daß sie den Wagenkasten parallel zur Radachse halten oder aber für bestimmte Einflüsse
zu empfindlich und für andere zu träge sind. Dies hat seine Ursache darin, daß die
Anforderungen, die sich aus den obengenannten Einflüssen für die Ausgestaltung einer
Luftfedersteuereinrichtung und ihrer Dämpfung ergeben, einander widersprechen. So
sollen die Ventile beispielsweise bei gleichmäßigen Fahrbahnstößen gar nicht wirken,
bei einseitiger Neigung des Wagenkastens
in einer Kurve sollen
sie sehr rasch ansprechen, einseitige Fahrbahnstöße sollen unberücksichtigt bleiben,
ungleichmäßige einseitige Belastungen aber sollen wiederum träge ausgeregelt werden.
Diese Verschiedenheit der Anforderungen hat zur Folge, daß bei bekannten Luftfederungen
nicht vermieden werden kann, daß sich der Wagenkasten zunächst sehr stark nach außen
neigt und erst bei längerer Dauer der Kurvenfahrt wieder aufgerichtet wird, indem
der Luftdruck der Federung an der Außenseite erhöht und an der Innenseite abgesenkt
wird.
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Bei einer weiteren vorgeschlagenen Luftfedersteuereinrichtung versucht
man, diesen Anforderungen dadurch gerecht zu werden, daß man die Füllung der Luftfederbälge
über zwei voneinander unabhängige Steuereinrichtungen regelt. Von einer Druckluftquelle
aus wird bei dieser Einrichtung jeder Seite einer Radachse, d. h. dem auf jeder
Seite der Radachse liegenden Luftfederbalg einmal Druckluft über eine pendelgesteuerte
Überwachungseinrichtung zugzführt. Die zweite Druckluftzuführung wird von einer
Einrichtung gesteuert, die auf- Abstandsänderungen zwischen dem Ende der Radachse
und dem Wagenkasten anspricht, in deren Betätigungsgestänge sich Federglieder befinden,
und die hydraulisch gedämpft ist. Diese vorgeschlagene Luftfedersteuereinrichtung
arbeitet folgendermaßen. Die pendelgesteuerte Überwachungseinrichtung ist am Wagenkasten
befestigt und spricht dann an, wenn sich der Wagenkasten zur Achse neigt oder wenn
beim Durchfahren einer Kurve die Fliehkraft auf ihn einwirkt. Dieses Pendel betätigt
zwei Ventile, und zwar je ein Ventil für jede Fahrzeugseite, so daß in dem Augenblick,
wenn es aus seiner neutralen Lage ausgelenkt wird, dem Luftfederbalg auf einer Seite
der Radachse Luft zugeführt werden kann. In der Auffülleitung, in der diese pendelgesteuerten
Ventile liegen, befindet sich aber noch ein zweites Ventil, das höhenabhängig betätigt
wird. Eine derartig höhenabhängig arbeitende Ventilanordnung ist für jede Seite
der Radachse vorgesehen. Sie besteht neben der mechanischen Steuerungseinrichtung
aus insgesamt vier Ventilen, um den vorgenannten Anforderungen gerecht zu werden.
Der technische Aufwand, der bei dieser vorgeschlagenen Luftfedersteuerungseinrichtung
erforderlich ist, ist demzufolge sehr groß. Die große Anzahl gedämpfter und bewegter
Einzelteile, die große Anzahl der Ventile und die relativ komplizierte Leitungsführung
stellen erhebliche Nachteile dar.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Luftfedersteuerungseinrichtung
zu schaffen, die einen einfachen und robusten Aufbau aufweist und die in der Lage
ist, den Wagenkasten bei jedem Fahrzustand so einzustellen, daß insbesondere bei
Personenbeförderung eine den Fahrgästen angenehme Lage des Wagenkastens erzielt
wird. Diese Wagenkastenlage soll sowohl bei Kurvenfahrt als auch bei geneigten Fahrbahnen
usw. immer aufrechterhalten werden. Darüber hinaus hat die Erfindung die Aufgabe,
die genannte Einrichtung so auszubilden, daß der mittlere Abstand zwischen Wagenkasten
und Radachse konstant gehalten wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine selbsttätig regelnde
Luftfedersteuereinrichtung i für zweispurige Straßen- oder Schienenfahrzeuge mit
beiderseits zur Längsachse des Fahrzeuges angeordneten Luftfederbälgen vor, deren
Füllung durch von der Lage des Wagenkastens abhängig betätigte, mit Federungskörper
im Betätigungsgestänge versehene, hydraulisch gedämpfte Ventile geregelt wird und
mit einer zusätzlichen, pendelgesteuerten Überwachungseinrichtung zur Regelung der
Füllung der Luftfederbälge der Luftfederungseinrichtung, welche dadurch gekennzeichnet
ist, daß in jeder der den Fahrzeugseiten zugeordneten Auffülleitung sowie der Rückströmleitung
jeweils ein von einem gemeinsamen, in der Fahrzeuglängsmittelebene aufgehängten
Pendel betätigtes Ventil vorgesehen ist und daß in einer beiden Fahrzeugseiten gemeinsamen
Auffüll- und Rückströmleitung für die Luftfederbälge beider Fahrzeugseiten je ein
in Abhängigkeit von der Höhe des Wagenkastens über der Radachsenmitte betätigtes
Auffüll- bzw. Rückströmventil parallel zu (Fig.1) oder in Reihe (Fig. 2) mit den
pendelgesteuerten Ventilen angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß können alle Federbälge einer Achse an je ein gemeinsames
abhängig vom Abstand zwischen Wagenkasten und Radachsmitte betätigtes Einlaßventil
und Auslaßventil angeschlossen und die dazu dienenden Anschlußleitungen durch Rückschlagventile
gegen Druckausgleich zwischen den beiden Federbälgen gesperrt sein. Wenn bei seitlicher
Neigung oder bei Kurvenfahrt das Fliehkraftpendel anspricht, verändert es durch
Betätigen eines Ventils die Füllung der beiden Federbälge. Dadurch wird aber zugleich
der Abstand zwischen Wagenkasten undAchsmitte geändert. Daher spricht nun dasVentil
an, das diesen Abstand konstant halten soll. Somit würde die Füllung in beiden Federbälgen
nunmehr entgegengesetzt der Wirkung des Fliehkraftpendels berichtigt werden. Hat
z. B. das Fliehkraftpendel veranlaßt, daß einer der beiden Federbälge mehr gefüllt
wurde, so hat sich der ganze Wagenkasten etwas gehoben, und es muß dann aus beiden
Federbälgen etwas Luft abgelassen werden, um die Höhe zu berichtigen. Dieses zwangläufig
aufeinanderfolgende Füllen und teilweise wieder Entleeren eines Federbalges ergäbe
einen unnützen Luftverlust.
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Diesem Luftverlust kann gemäß der Erfindung dadurch entgegengewirkt
werden, daß das Fliehkraftpendel für jeden der beiden dargestellten Federbälge zwei
Ventile steuert, von denen das eine den Füllungszustand seines Federbalges durch
Einlassen bzw. Auslassen von Luft verändert, während das andere die zur entgegengesetzten
Änderung des Füllungszustandes bestimmte, zu dem durch den Abstand Wagenkasten-Achsmitte
beeinflußten Ventil führende Leitung sperrt.
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Die Erfindung kann sowohl in der Weise ausgeführt sein, daß durch
das Fliehkraftpendel Einlaßventile für beide Federbälge je nach Lage des Pendels
abwechselnd betätigt werden, als auch in der Weise, daß es die beidenAuslaßventile
abwechselnd betätigt.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung zwei Ausführungsformen
der Erfindung.
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Gemäß Fig. 1 betätigt das Fliehkraftpendel die Einlaßventile, gemäß
Fig. 2 die Auslaßventile.
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Die Bezugszahlen sind für diese beiden Figuren so gewählt, daß für
einander entsprechende Teile beider Figuren die Bezugszahl in Fig. 2 um den Betrag
40 höher ist als die entsprechende Bezugszahl in Fig. 1. Dabei sind symmetrisch
vorkommende Teile mit dem Index a bezeichnet, wenn sie zu dem in der Zeichnung linken
Federbalg gehören, und mit dem Index b, wenn sie zum rechten Federbalg gehören.
In
Fig. 1 ist 1 die Radachse für die Räder 2a und 2 b, auf der die Federbälge 3 a und
3 b stehen. Diese tragen den Wagenkasten 4. Die Druckluft wird den Federbälgen durch
Leitungen 5 a und 5 b über Ventile 6 a und 6 b zugeführt, denen sie
durch Leitungen 7 a und 7 b aus einem Vorratsbehälter 8 zufließt.
Die Auslaßleitungen 9 a und 9 b der Federbälge sind durch Ventile 10 a und
10 b absperrbar, aber diese Ventile sind im Ruhezustand geöffnet. Von ihnen
gehen Leitungen 11 a und 11 b zu Rückschlagventilen 12a und 12b. Diese Rückschlagventile
verhindern, daß in entgegengesetzter Richtung Luft durch diese Leitungsverbindung
in einen der Federbälge einfließt. Beide Rückschlagventile sind gemeinsam an ein
Auslaßventi113 angeschlossen.
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Von den vorhin genannten Einlaßleitungen 5 a und
5 b zweigen Leitungen 14 a und 14 b ab, die durch Rückschlagventile
15 a und 15 b gegen Ausströmen von Luft gesperrt sind. Diese Rückschlagventile
sind durch Leitungen 16 a und 16 b gemeinsam an ein Einlaßventil 18
über die Leitung 17 angeschlossen.
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Das Fliehkraftpendel19 ist mit einem Waagebalken 20 versehen und bei
21 unter den Einlaßventilen 6 a, 6 b sowie den Sperrventilen 10
b, 10 a gelagert. Da das Sperrventil 10 b auf der Seite des Einlaßventils
6a und andererseits das Sperrventil 10a auf der Seite des Einlaßventils
6b liegt, wird bei jedem Ausschlag des Pendels zugleich mit dem Auffüllen
des einen Federbalges der Auslaß desselben Federbalges gesperrt, indem die Aufwärtsbewegung
des Stößels am Einlaßventil (z. B. 6a) dieses öffnet und die gleichzeitige Abwärtsbewegung
des auf dem entgegengesetzten Arm des Waagebalkens 20 ruhenden Stößels am Sperrventil
desselben Federbalges (also hier am Ventil 10a) dieses Sperrventil schließt. Die
Schwingungen des Pendels 19 können durch eine Dämpfungsvorrichtung 22 gedämpft werden.
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Ein anderer Waagebalken 23, 24 ist über eine Feder 25 an die Mitte
26 der Achse 1 angeschlossen, durch einen Dämpfer 27 gedämpft und bei 28 am Wagenkasten
4 gelagert. Wenn z. B. der Wagenkasten sich relativ zur Achse hebt, wird der linke
Arm 24 des Waagebalkens durch die Feder 25 nach unten gezogen. Der rechte Arm 23
hebt sich und betätigt das Barüberliegende Auslaßventil 13, so daß Luft aus den
Federbälgen entweichen kann. Falls aber die Hebung des Wagenkastens durch einseitiges
Füllen des einen Federbalges (z. B. 3 a) infolge eines Ausscl-flages des Fliehkraftpendels
19 bewirkt ist, bleibt so lange der Auslaß dieses Federbalges durch sein Sperrventil
(hier 10a) gesperrt, wie oben beschrieben. Daher kann die notwendige Senkung des
Wagenkastens nur durch entsprechendes Abströmen von Luft aus dem anderen Federbalg
(hier 3 b) erfolgen.
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Weil die Bezugszahlen der Fig. 2 im allgemeinen mit dem Unterschied
40 entsprechen, wie oben gesagt wurde, brauchen zu Fig. 2 nur die Unterschiede der
Anordnung gegenüber Fig. 1 erklärt zu werden.
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An Stelle von Einlaßventilen (6 a und 6 b in Fig. 1) werden von dem
Fliehkraftpendel59 mit dem Waagebalken 60 die Auslaßventile 50 b und
50 a gesteuert. Zu diesen parallel ist durch die Leitungen 51a und
51b das gemeinsame Auslaßventil 53 geschaltet, das abhängig vom Abstand zwischen
Wagenkasten und Achsmitte betätigt wird. Das gemeinsame Einlaßventil 58 ist über
Leitungen 47 a und 47 b an Sperrventile 46 a und 46 b angeschlossen,
die verhindern, daß der z. B. soeben unter dem Einfluß des Fliehkraftpendels 59
durch das Ventil 50 a
entlastete Federbalg 43a wieder gefüllt wird, wenn nunmehr
der Waagebalken 63, 64 die zu gering gewordene Höhe des Wagenkastens zu berichtigen
sucht, indem er das Einlaßventil 58 öffnet.