DE1530102A1 - Federung fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

• Federung fÜr Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf die seitliche äbstützung von Fahrzeugkästen, vorzugsweise von Schienenfahrzeujeni auf ihren Jrehgestellen Über Lastenfedern, die neben ihrer Aufgabe als Sekundärfederung auch sämtliche Relativbewegungen zwischen Fahrzeugkasten und Drehgestellen elastisch aufnehmen. ßine solche Kantenabstützung nach dem sogenannten Flexicoil-Prinzip erzeugt, entsprechend ausgelegt, durch elastische Verformung der Federn senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung eine Rück,3tellkraft, deren Größe fÜr die Wiegenquerfederung des Fahrzeugen ausreicht. die ermöglicht aber unter bestimmten Voraussetzungen auch die Ausdrehbewegung des Drehgestelles beim Bogenlauf gegenÜber dem Fahrzeugkasten ohne instabil zu werden. Die konstruktive Auslegung solcher Federun-en ist verhältnismäßig schwierig, wenn neben gluten vertikalen Federungs- und somit Laufeigenschaften auch noch ausreichendo horizontalq Federwege.#Ur'das Wiegenquerspiel des Yahrzeugkast ens und schließlich noch größere für die Ausdrehbewegung des Drehgentelleo aunauführen sind. Zinerseits darf nämlich die zulässige Gen»tspannung der Federn I nicht überschritten werden, zum anderen ist auch auf aus- bleiben soll. Darüber hinaus sollte bei l-'a!hrzeu,---,n mit größerer Nutzlast die Räckstellkraft fÜr die odie..-#inquerfederung etwa verhältnisgleich mit steigender Zulast ansteigen und somit der Charakteristik eines reibungsfreien Niegenpendels ähneln. .i#s sind verschiedene Ausführungen solcher 2edersjster#.e Lekannt, wobei vorzugsweise Schraubenfedern allein oder L-.it Gummifedern kombiniert verwendet werden. Verbreitet, weil einfacher in der Auslegung, ist das Heranziehen der federn für die 4uerfederung des Fahrzeugkastens, wodurca die meist vielteiligen Pendelgehänge samt Wiegenquerträger entfallen können, weil die Rückstellkraft für die 4uerfederung entweder von den Kastenfedern allein oder allenfalls zusammen mit in dieser Richtung eingesetzten Zusatz-C> federn aufgebracht wird. Auch ist bei Fahrzeugen mit kurzem Drehzapfenabstand die Ausführung einer solchen Kastenfederung bekannt, auf der sowohl die ##egenquerbewegung als auch die Ausdrehbewegung ausgefÜhrt wird und somit auch die SeitengleitstÜcke entfallen können, wobei allerdings die sonst Übliche Zahl von zwei oder höchstens vier Kastenfedern je Drehgestell, um beim Ausdrehen unzulässige Federbeanspruchun--en zu ve-rw.eiden, errüht oder gar verdulpelt und, auch des Ilatzbedarfs wegen, sehr scalanke Jehraubenfedern gewählt werden müssen. eine weiLere Variante ist bei einer Lokomotivbauart,ebenfulls mit lurzem Jrehzapfenabstand, bekannt, wobei auf den vier Je irehsestell angeordneten Kastenfedern besoniere Gummidruckfedern angeordnet sind, die infolge ihrer waagerechten ichubweichheit den Ausdrehweg des Mehgestelles ermißichen, ohne daL die deanspruchung der ichraubenfedern zu grei aird. wiese Kastenfederung würde jedoch ohne Zusatzelemente keine ausreichende äÜckstellquerkraft für den iahrzeugkasten aufbringen. Außerdem mÜssen die Mepsungen der Gummidruckfedern grot gewählt sein, damit sie allein oder zumindest größtenteils den Ausdrehweg des Drehgestelle übernehmen kÖnnen, wodurch aber die Ueeamtbauhbhe dieser Aderung verhältnismäßig groß wird und deshalb aus llatzgründen nicht freizügig anwendbar Ist. Uberdies müssen bei derart schlank ausgeführten bedersystemen besondere hinrichtungen vorhanden sein, die ein ausknicken der iedern, z. h. durci itetu parallel gefÜhrte lederendflächen verhindern. ßrfindungsgemäi werden FahrzeugkasteafederunGen mit %uersteifigkeitswirkung vorgeschlagen, die sich auch für größere trehzapfenabstände, also größere uuadrehwege des Mehgestelles eignen, gleichzeitig aber ausreichende hastenrückstellquerkräfte und im Bedarfsfall sogar proportional der steigenden Zulast höhere RÜckstellkräfte für die Kastenquerfederung liefern. Von besonderem Vorteil ist hier die äußerst geringe BauhÖhe der im folgenden vorgeschlagenen jedersysteme im Vergleich zu bekannten ausführungen. Hierdurch kÖnnen solche Ivedersysteme auch bei Yahrzeugen mit besonders niedriger ieußbodenhöhe oder sonstigen besehränkungen des ßinbauraumes in ko.stensparender deise verwendet werden. Ab#. 1 zeigt ein Beispiel der bekannten Lagerung von auf ihre 4uersteifigkeit (Flexicoil) beanspruchten Schraubenfedern 3 zwischen Drehgestell 1 und wiagenkasten 2. bei einer llorizontalverschiebung der beiden Federenden gegen-. einander verformt sich die Schraubenfeder nach einer s-förmigen Biegelinie 4, weil beide 2ederenden infolge der Flächenstabilisierung der Auflager stets parallel CD bleiben und bei der Spannungsermittlung als fest ein;,espannt zu betrachten sind. Die Grenze der Zlexicoil-Verschiebung s ist entweder durch die Beanspruchung der Schraubenfeder oder durch die für bogenfahrten größtzulässige bzw. erwünschte hÜckstellkraft bestimmt. .##,usführungsbeispiel nach abb. 2 zeigt erfindungsgemäß zwischen Drehgestell 1 und Fahrzeugkasten 2 angeordnete Schraubenfedern 3 mit elastischen Zwischenlagen an einem (rechte ieite der Abb. 2) oder an beiden Federenden (linke k-3eite der Abb. 2). Die hierfür in Abb. 3 eingezeichnete Biegelinie 7 zeigt, daß die Feder durch die elastische Aufl agerung weniger stark s-fÖrmig verformt wird, als die elastische Linie 4 in Aibbi 1, weil die Federendflächen nicht parallel bleiben. Die Biegelinie mündet nicht rechtwinkelig in die Auflagefläche ein, sondern in einem dinkel 90 0. Durch diese Art der Yedereinspannung ist eine größere Horizontalverschiebung der gederenden gegeneinander auch bei 4chraubenfedern mit geringem Schlankheitsgrad (Yederlänge/Winkeldurchmesser) möglich. Jie aus der 21exicoil-Beanspruchung resultierende Rückstellkraft kann so in weiten Grenzen beeinflußt und insbesondere bei j#'ahrzeugen mit größerem Ausdrehweg der Drehgestelle herabgesetzt werden. Ist nun der Ausdrehweg des Drehgestelles wesentlich größer als der Wiegenquerweg, dann ist bei der Federanordnung nach Abb. 2 für die Aiegenbewegung eine Zusatzfederkraft notwendig, um die erforderliche Rückstellkraft für die Fahrzeugkasten-,tuerfederung zu erzielen. Am einfachsten kann diese Zusatzfederkraft durch geeignete Ausbildung der elastischen Zwischenlagen 5 erreicht werden, so daß diese z. B. vorzugsweise in Längerichtung des j?ahrzeuges wirksam sind. In Abb. 4 ist die Federkombination im ochnitt parallel zur Fahrzeuglängsrichtung dargestellt.
• Der Yäderteller 8 weist senkrecht zur Schnittebene Abwälznocken auf, deren HÖhenmaß, mit der druckbelasteten Gummifeder 5 gleich ist. Somit kann diese Gummifeder sich nur in Yahrzeuglängsrichtung um den Abstützpunkt der Nocken neigen. Die Bewegung in Richtung waagerecht-quer ist nur über die in dieser Richtung stabilisierte Schraubenfeder 3 möglich, wodurch diese Rückstellkraft im Vergleich zu der in Zahrzeuglängsrichtung groß ist.
• Zin weiteres Ausführungsbeispiel ist in &bb.
• wobei der 2ederteller 9 ohne elastische Zwischenliige in Fahrzeuglängsrichtung in einem jelenk 10 soweit kippLuz, gelagert ist, bis er nach einem bestimmten Kippwlrikel an Begrenzungen 11 anschlägt. Jie gleiche dirkung wie in abb. 4 und 5 kann du.rch die 2ederanordnung nach Abb. 6 erzielt werden. Jas im jet.nitt senkrecht zur 2ahrzeuglängsachse dargestellte #edei-sjstcm besteht aus den gleicilen Bauteilen wie abb. 3, jeuoch ist hier die Kastenfeder durch einen Aderteller 12 unLerteilt in eine obere und untere Schraubenfeder 3a, 3b, der seinerseits durch einen Lenker 14 mit elastischen Lagern lj Über den Lagerbock 15 mit dem Drehgestellrahmen 1 verbunden ist. In Längsrichtung des Fahrzeuges wirkt nun die ileder,#Ung in gleicher deise wie Abb. 3, in uichtung waagerec'ijr,-quer verhindert der Lenker die Flexicoil-Bewegung der unteren Schraubenfeder 3b, so daß die diegenquerbewegung nur über die obere Schraubenteder 3a mit entsprechend höherer 2-Lückstellkraft möglich ist. Das Verhältnis der itückstellkrU*'fte waagerecht-quer zu waagerecht-längs" kann durch lie iahl der beiden Federlängen, ihre 2ederkennlinien und zudem durch unterschiedliche Weichheit der elastischen Zwischenlagen 5 variiert werden. Auch ist wahlweise durch größere Elastizität der beiden Lenkerlager 13 in Richtung der Lenkerachse eine progressiv wirkende RÜckstellkraft für die ;3el*t;sz, ',-ei niedrigen und we:-.il# schlanken Fahrzeugkasten-'e4er.,-. e-'n verhältnismäßig gerinGer ikusdrehwiderstand der i;reh--es4v--elle erreicht werden, wenn, wie ubb. d zei-rt, Iie 1 den Federteller 20 walzensegmentfÖrmige oder leicht keselise itbw*.,'lzflächen aufweisen, die zur Stabilisierung des Jre.,i.::estells bei Fahrt im g----raden Gleis abgeflacht 21 sein 'LI-.Z5iiiit3---- und deren Ltol'L'ä--tihr. 22 durch Seitenführur.-1-en 2-5 und Längsanschläge 24 begrenzt ist. Beim Ausdrehen des, Drehgestelles wälzen sich die Federteller auf den nbrollflächen ab, wodurch die Schubverformung der IVeder 25 annähernd gleichmäßig über ihre ganze Länge und mit nur geringer s-förmiger Verbiegung erfolgt. Zur Begrenzung des .äusdrehweges und als Halteeinrichtung dient z. B. eine Bolzenverbindung 26 zwischen leederteller 20 und Seitenfüh.rungen 25, wofür in den Seitenführunf--en zykloidenförmige äussparun,en 27 vorgesehen sind. Diese Halteeinrichtung kann auch durch einen verschleißarmen radialweichen Silentblock erreicht werden. deitere Beispiele f'.ir die Begrenzung des ausdrehweges sind in Abb. 8a und 8b dargestellt Mit Anschlagschraube 29 oder Anschlagflächen 30. vür die Niegenquerfederung ist diese dirkung durch die zylindrischen abwälzflächen oder besser noch durch ihre zweibahnige Abstützung 28 ausgeschalt2t, so da2 dieser Federweg in gewünschter deise ausschließlich durch Jerformung der Schraubenfeder 25 möglich ist und somit eine ausreichende RÜckstellkraft aufgebracht wird. Bei den Federsystemen Abb. 1 b'is Abb. 8b sind die liückstellkräfte bei klexicoil-Bewegungen unter verecniedener Zulast annähernd unverändert. Abb. 9 zeigt deshalb als .Kusführungsbeispiel eine Federkombination, bei der in erweiterung der Grundform Äbb. 3 eine Zusatzfeder 31 im iederteller 32 angeordnet ist, zi B. eine Hohlgummifeder, die mit zunebinender vertikaler ßinfederung, also bei kürzerer Feder, schubsteifer wird und dem #'ederungssystem, bei I#lexicoil-Bewegungen eine der bekannten diegenpendelwirkung ähnliche progressive querfederkennlinie verleiht. lkit steigender Zulast steigt also bei günstig ausgelegter Zusatzfeder 31 auch die Rückstellkraft bei Flexicoil-Bewegung verhältnisgleich an, so daß die erwünschte niedrige Schwingzahl des Yahrzeugkastens waagerecht-quer trotz Zulast gleich bleibt. Diese Zusatzfederung ist auch bei den anderen Ausführungsbeispielen anwendbar. Ein weiteres Ausfährungsbeispiel mit Zusatzfeder zeigt Abb. 10, worin die Zusatzfeder 33 erst nach einer bestimmten Zulast im 2ahrzeugkasten 2 am Federteller 34 aufliegt. Sobald die Zusatzfeder 33 kraftschlüssig zwischen den beiden 2edertellern 34 und 35 eingespannt ist, wird sie die Rückstellkraft des Federsystems bei horizontaler Verschiebung steigern, da sie stabilisiert wird und sich bei horizontaler Verschiebung s-fÖrmig verbiegen muß.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Seitliche Abstützung-von 2ahrzeugkästen, vorzugsweisevon Schienenfahrzeugene -auf den Drehgestellrahmen mittels Schrauben- und Gummlfedern, die neben der verti-# kalen Federun, auch alle lielativbewegun.. irehgestell und -Währzeugkasten aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine oder beide Auflageflächen der Schraubenfeder (3, 3a, 3b, 25) durch elastische Zwischenlagen (5) gelenkig abgestützt sind, wodurch bei horizontaler lerschiebung der Federenden gegeneinander die elastische Linie der Wederung zu der flächenstabilisierenden steilen Äuflagerung-(1, 2) nicht mehr rechtwinkelig einmündet.wodurch die Biegelinie weniger st-Urk CD s-fÖrmig verläuft und die Federspannun-,ren bzw. die hÜckstellkräfte in gewuns chter äeise veräniert Werden können. 6. Seitliche abstützung nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden 2ederteller (20) wUlzen- oder kegelmantelförmige Abwälzflächen aufweisen, auf denen das Jrehr-estell gegenüber dem äagenkusLen ausdrk-,ht,.wobei die j-tbw#lzfl:-#chen zur ##tabilisierung im geraden G 'l( C.--is eine jibf lachung (21) auf-.veisen *und der il'edert.eller ( 10) in einein hahmen (23 und 24) geführt ist, mit einer zusätzliciien Bolzenverbindung (26),die gleichzeitig den ausireiiwet, des l#'edersystems in i,'ahrzeuglän,-",-srichtunG begrenzt und in iiichtung waagerecht-quer durch stabilisierun, der beiden abstützfli#chen (28) eine s-fÖrmige Verbiegung der Schraubenfeder (25) und dadurcI., eine höhere Rückstellkraft erzwingt (.nbb. 8 bis 8b). 7. jeitliche &bstützung nach Anspruch 1" dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Schraubenfeder (3) eine Zusatzfeder (311, vorzugsweise eine Hohlgummifeder bekannter #tusführun.--" angeordnet ist, deren horizontale Zederkennlinie mit zunehmender Verkürzun:- bei steigender Zulast ebenfalls ansteigt und somit dem gesamten #,edersystem ei'.ne" einem reibungsfreien -v'iiegenpendel ähnliche, progressive ii-Uckstellkraft verleiht (Abt. 9). 8. Seitliche nach den Anslrüchen 1 und 7i mit innerhalt der SchrauIjenfeder an»;#ecrdneter Zusatzschraube-nfeder, die erst nach einer besti-mmten Einfederung der .:£u"en'L-3der dadurch gekennzeichnet, da.## die .rede---Uell-3r trichterfÖrmig ausgebildet sind,-(#amit die Innenfäder (5j) bei horizonvaler lerschieuuny der äulieren reder (-3) erst ab einer bestimmten z#'infeclerun,r mitgenommen,wird und eine zusätzliche> -#Ückstellkraft lie" fert, die am größten ist, wenn sich die #veder mit ihren Eadivindun.--en am oberen i#ederteller anlegt und stabilisiert (Abb. 10).