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Achslagerfederung, insbesondere für Schienenfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine Achslagerfederung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bestehend aus
einer kombinierten Luft- und Gummifederung.
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Eine bekannte kombinierte Luft- und Gummifederung besteht aus zwei
napfartigen Metallschalen, deren Ränder teleskopartig ineinandergreifen, während
zwischen den Böden der Metallschalen ein elastischer Ring, z. B. aus Gummi, angeordnet
ist, der zusammen mit den Böden der Metallschalen einen gasgefüllten Druckraum einschließt.
Auf diese Weise wird ein progressives Federdiagramm mit konstanter Subtangente erzielt,
während eine reine Luftfederung ein Diagramm mit flachem Anstieg ergibt. Nachteilig
ist bei dieser bekannten kombinierten Luft- und Gummifederung, daß der Druckraum
verhältnismäßig klein ist und infolgedessen mit sehr hohen Gasdrücken gearbeitet
werden muß, was sich wiederum ungünstig auf die Federung auswirkt. Außerdem reicht
eine einzelne solche Luft- und Gummifederung nur zum Abstützen verhältnismäßig geringer
Lasten aus. Ferner sind solche Luft- und Gummifedern infolge ihrer etwa zylindrischen
Form als Achslagerfederung schwierig einzubauen. Endlich vermögen solche Federungen
Stöße in horizontaler Richtung nicht elastisch abzufangen, weil die Metallschalen
mit ihren Rändern direkt miteinander in Berührung stehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Luft- und
Gummifederung so als Achslagerfederung auszubilden, daß ein Paar solcher Federungen
bei einfacher Einbaumöglichkeit zur Abstützung auch sehr hoher Lasten auf einer
Fahrzeugachse ausreicht, wobei jedes gewünschte Federdiagramm eingestellt werden
kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor_, daß die Luftfeder
in üblicher Weise oberhalb des Achslagers vorgesehen ist und mit ihren nach unten
gerichteten Enden in je eine seitlich neben dem Achslager angeordnete Gummifeder
übergeht, wobei das gesamte Federsystem in an sich bekannter Weise zwischen zwei
hufeisenförmigen Tragblechen angeordnet und mit diesen verbunden ist. Durch diese
Maßnahme wird eine Achslagerfederung erreicht, die in vertikaler Richtung einen
großen Federweg bei zunächst verhältnismäßig weicher Federung zuläßt, weil in diesem
Bereich der Federung die Luftfeder mit ihren Eigenschaften mehr zur Wirkung kommt
als die beiden Gummifedern. Diese wiederum sorgen bei jeder Belastung für eine gleichbleibend
gute, jedoch ausreichend elastische horizontale Führung des Achslagers.
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Es ist zwar bekannt, bei einer Achslagerung für Grubenförderwagen
um die Wagenachse mehrere Gummipolster in U-Form anzuordnen, jedoch wird hierbei
das in vertikaler Richtung zwischen der Wagenachse und der Last angeordnete Gummipolster
nahezu ausschließlich auf Druck beansprucht, so daß eine sehr harte Federung hingenommen
werden muß. Es wurde dabei auch nicht erkannt, daß die die stehenden U-Schenkel
bildenden Gummipolster für die Abfederung von vertikalen Stößen praktisch nutzlos
sind, weil ihre Wirkung erst bei einem größeren Federweg in vertikaler Richtung
zur Geltung kommen kann.
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Ferner ist es bei einem pneumatischen Stoßdämpfer bereits bekannt,
diesen als ortsfesten hufeisenförmigen Schlauch auszubilden. Hierbei ist jedoch
zwischen den beiden Schenkeln des hufeisenförmigen Schlauches ein Druckschuh angeordnet,
der über ein Hebelgestänge mit einer quer gelagerten Halbelliptik-Blattfeder in
Verbindung steht. Der Schuh preßt sich also je nach der Belastung an den einen oder
den anderen Schenkel des Stoßdämpfers, so daß ein Springen der Fahrzeugräder bei
Lastwechsel vermieden wird. Die Hufeisenforrn des Druckschlauches dient also einem
ganz anderen Zweck, auch wird dabei nicht die Kombination einer Gummifeder mit einer
Luftfeder angestrebt.
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Eine besonders langhubige, für Personenfahrzeuge geeignete Achslagerfederung
kann erzielt werden, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Gummifedern
als vertikal gerichtete Schubgummifedern ausgebildet sind. Zwar waren bei der erwähnten
Gummifederung für Grubenförderwagen auch schon zwischen zwei vertikalen Wänden angeordnete
Gummipolster vorhanden, jedoch war deren Wirkung aus den angegebenen Gründen in
vertikaler Hinsicht unterbunden.
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Eine baulich besonders günstige Gestaltung der Achslagerfederung kann
erzielt werden, wenn gemäß der Erfindung die kombinierte Luft- und Gummifederung
als
eine Einheit ausgebildet ist, indem die beiden Gummifedern durch einen aus Gummi
bestehenden bügelförmigen Teil miteinander verbunden sind, in welchem die Luftfeder
eingeschlossen ist.
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Zur Abfederung sehr großer Lasten ist es ferner vorteilhaft, die Luftfeder
in an sich bekannter Weise als Schlauch mit einer Gewebeeinlage auzubilden. Auch
kann die Luftfeder mittels eines in das äußere Tragblech einvulkanisierten Druckluftanschlusses
mit einer Druckmittelquelle verbindbar sein. Dadurch läßt sich nicht nur ohne Rücksicht
auf die Größe der Last eine stets gleiche Niveauhöhe einstellen, sondern es ist
auch eine Stabilisierung der Federung in Kurvenfahrten möglich. Außerdem kann durch
die Wahl des in der Luftfeder herrschenden Gasdruckes ein und dieselbe Achslagerfederung
für unterschiedliche Fahrzeuge eingebaut werden.
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In der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 die Seitenansicht
der Achslagerfederung, teilweise geschnitten, bei Leerlast, F i g. 2 die Stirnansicht
hierzu, teilweise im Vertikalschnitt, F i g. 3 die Seitenansicht entsprechend F
i g. 1, jedoch bei voller Belastung, und F i g. 4 die Stirnansicht hierzu.
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Die Arbeit der Luftfeder 1 beruht auf dem mit normalen Luftdrücken
(1 bis 10 atü) arbeitenden Autoreifen- oder Schlauchbalgprinzip: Ein mit Druckluft
gefüllter Schlauch verformt unter Belastung seinen runden Querschnitt zu einem liegenden
Oval. Durch diese ovale Schlauchverbreiterung ist der tragende Luftfederquerschnitt
vergrößert worden, so daß nun derselbe Schlauch mit demselben Luftdruck eine der
Verbreiterung proportionale höhere Belastung tragen kann.
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Der liegende Schlauch, auf dessen Länge sich die Belastung verteilt,
hat gegenüber einer stehenden zylindrischen Gummibalgausführung einen mehrfach größeren
tragenden Querschnitt zur Verfügung, so daß mit normalen Luftdrücken größte Lasten
abgefedert werden können, die gerade bei Eisenbahnfahrzeugen häufig vorkommen. Die
Schlauchfeder benötigt außerdem nur einen schmalen Raum und kann reifen- oder bogenförmig
um das Achslager gelegt werden. Bei einer solchen Anordnung ist die Luftfederung
fähig, die Achslagerführung mit zu übernehmen, also die axial wirkenden Querstöße
elastisch aufzufangen, so daß sich eine besondere Achslagerführung erübrigt.
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Die druckveränderliche Luftfeder 1 wird nur so weit bogenförmig um
das Achslager 5 herumgeführt, daß es vertikale Tragkräfte aufnehmen kann. An die
Enden der Luftfeder 1 sind die beiden Gummifedern 2 so angeschlossen, daß deren
vertikale Federkräfte sich zu denen der Luftfeder 1 addieren und sämtliche Federn
zusammen eine hufeisenförmige Einheit bilden. Um die axiale Führungsfähigkeit beider
Federarten zu verbessern, ist der hufeisenförmige Gummiblock zwischen ebenso gebogenen
Tragblechen 3 und 4 einvulkanisiert, so daß die kombinierte Luft-Gummi-Federung
einen einheitlichen Federungsblock darstellt. Die seitlichen Gummifedern 2 sind
gegen horizontale Bewegungen in Fahrtrichtung drucksteif angeordnet, so daß dadurch
eine in dieser Richtung gewünschte steife Achsführung erhalten wird. Die kombinierte
Luft-Gummi-Feder wird mit ihrem inneren Tragblech 3 direkt auf dem Achslager 5 und
mit dem äußeren Tragblech 4 am Fahrzeugrahmen 6 befestigt. Die um die Achslagerfederung
heruntergezogenen Rahmenteile 7 können, wie bei Schienenfahrzeugen üblich, durch
einen sogenannten Achshaltersteg 8 verbunden werden. Dieser kann zugleich als Fangbügel
ausgebildet werden.
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Der Druckluftanschluß 9 ist bei dem in F i g. 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel oben vorgesehen. Wesentlich für die absolute Dichtbaltung ist,
daß der Anschluß fest und dicht in das äußere Tragblech 4 eingefügt ist und der
Schlauchgummi mit in den Anschlußteil einvulkanisiert wird. Die Luftleitung 1® verbindet
die Luftfeder 1 mit einer selbsttätigen Niveauregulierungs- oder StabiEsierungseinrichtung.
Von der Niveauregulierung erhält die Luftfeder 1 selbsttätig den Luftdruck zugeführt,
der dem jeweiligen Ladezustand zwischen Leer- und Vollast entspricht. Ist für die
Luftfeder 9. eine Stabilisierungseinrichtung vorgesehen, so erhält sie außerdem
noch zu allen einseitig auftretenden Be-und Entlastungen, die von Unebenheiten der
Fahrbahn und Kurvenneigungen herrühren, die stabilisierenden Reaktions- und Stützdrücke
zugeführt. Da die Luftfeder 1 der Achslagerfederung im Gegensatz zu den beiden Gummifedern
2 etwa 2/3 bis 5/s der Gesamtbelastung aufnimmt, ist ein und dieselbe Federung durch
einfache Änderung des Luftdruckes den verschiedenen Lastfällen genau anpaßbar und
in weiten Grenzen verwendbar, so daß mit nur wenigen Federungsgrundtypen ein ganzes
Wagenbauprogramm ausgerüstet werden kann.
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Der Luftdruck in der Luftfeder 1 wird so bemessen, daß der in F i
g. 2 dargestellte runde Schlauchquerschnitt unter dem Leerwagengewicht etwa gerade
noch erhalten bleibt oder nur unwesentlich verflacht ist. Der Federweg zwischen
Leer- und Höchstlast, die den Schlauchquerschnitt zu dem liegenden Oval gemäß F
i g. 4 verformt, kann je nach Ausführungsgröße mit 30 bis 80 mm angenommen werden.
Da die Luftfeder 1 ebenso wie ein Autoreifen mit einer das Aufweiten verhindernden
Gewebeeinlage 11 versehen wird, erzeugt ihre auf die Leerwagenlast abgestellte Vorspannung
keinen Vorspannungsfederweg, der sich bei jeder Stahlfeder unangenehm bemerkbar
macht, so daß nur der Durchfederweg zu berücksichtigen ist, wodurch eine geringe
Bauhöhe erzielt wird. Für einen abnormal großen Durchfederweg kann die kombinierte
Federung mit zwei übereinanderliegenden Federaggregaten zu einem Block vulkanisiert
ausgeführt werden.
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Dadurch, daß das Achslager 5 nunmehr quer zur Fahrtrichtung elastisch
von den beiden Gummifedern 2 geführt wird, werden die Rollenlager geschont. Da aber
außerdem das Achslager 5 noch spiel- und kippfrei im Federblock gelagert ist, sind
auch die Voraussetzungen für die Anwendung eines klemmfreien, selbsteinstellenden,
stärker belastbaren und langlebigeren Pendelrollenlagers gegeben.
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Anspruch 1 schützt nur die Kombination sämtlicher in diesem Anspruch
enthaltener Merkmale.