DE19709822C2 - Federwerk für Schienenfahrzeugfahrwerke und für Kuppelstellen bei Gliederzügen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung für ein Federwerk für Schienen­ fahrzeugfahrwerke und für Kuppelstellen bei Gliederzügen zur Verbesserung des Fahrzeuglaufs nach dem Hauptpatent DE 195 32 833 C1, das bei Ankoppelung an die Fahrwerke eines Schienenfahrzeuges im geraden Gleis die Amplituden des Si­ nuslaufes bei Streckung der Wellenlänge vermindert. Bei beidseitiger Ankupplung der Federwerke zwischen den Enden von Gliederzugteilen wird eine Beruhigung des Fahrzeuglaufes im geraden Gleis herbeigeführt, ohne daß im Gleisbogen un­ zulässige Richtkräfte erzeugt werden.

Zur Lösung dieses Problems werden häufig starke hydraulische Dämpfer mit spe­ zieller Kennlinie, sogenannte Schlingerdämpfer, eingesetzt. Diese vermögen nicht die Länge der Sinusbahn zu strecken, sie vermindern nur die Sinusamplituden. In der DE 31 45 666 A1 wird eine mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllte in zwei Kam­ mern unterteilte Vorrichtung vorgeschlagen, in der zwei Federn mit Abstandsele­ menten zum Einstellen der Vorspannung angeordnet sind. Nachteilig ist hierbei, daß die Federn bei größeren Amplituden klappern und die Drosselstelle zwi­ schen Zylinderbohrung und Kolben bzw. Scheibe in Folge Federkräfte und Ab­ nutzung je nach Beanspruchung zwischen einem gewollten ringförmigen Dämpfungsspalt oder einem sichelförmigen Spalt, mit geringerer Dämpfungswirkung wechselt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Ausgestaltung eines Federwerkes nach Hauptpatent DE 195 32 833 C1 zu schaffen, das mit großer Federsteifigkeit die Amplituden des Sinuslaufes bei Streckung der Wellenlänge vermindert und mit geringer Federsteifigkeit die Radialeinstellung der Radsätze im Gleisbogen ge­ stattet. Die gleiche Aufgabe besteht bei Gliederzügen an den Kuppelstellen, wo im geraden Gleis eine hohe Federsteifigkeit zur Beruhigung des Fahrzeuglaufes er­ forderlich ist und im Gleisbogen die Federsteifigkeit zur Einhaltung zusätzlicher Richtkräfte geringer sein muß. Außerdem sollen Klappergeräusche vermieden und eine verschleißunempfindliche Lösung geschaffen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs ge­ löst, d. h. durch die besondere Anordnung von gegeneinander verspannte Federn sowie Anschlägen und Widerlagern. Dabei können alle Arten von Federn, wie Schrauben-, Teller- oder Gummifedern Anwendung finden.

Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten wird die parallele Anordnung von hydrauli­ schen Dämpfern erforderlich.

Die weitere Ausgestaltung des Federwerkes gegenüber dem DE 195 32 833 A1 wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen die Zeichnungen in

Fig. 1 ein Schema des Federwerkes in Ruhe- bzw. Normalstellung,

Fig. 2 ein Schema des Federwerkes, das um die häufigste Amplitude des Sinuslaufes ausgelenkt ist,

Fig. 3 ein Schema des Federwerkes, das um die größte Amplitude des Sinuslaufes ausgelenkt ist,

Fig. 4 ein Schema des Federwerkes, das um den größten Betrag der Wegamplitude ausgelenkt ist, die beim Durchlaufen im engen Gleisbogen entsteht,

Fig. 5 die wirksame Kennlinie des Federwerkes,

Fig. 6 ein konstruktives Beispiel eines Federwerkes im Längsschnitt, bei dem Schraubenfedern Anwendung finden.

Nach Fig. 1 sind beide Federpaare, innere Feder 14, 14' und äußere Feder 15, 15' zwischen Gehäusewiderlagern 5, 5' und 5'' eines Gehäuses 4 unter Zwischen­ schaltung geteilter beweglicher Anschläge 13 bzw. 13' vorgespannt. Diese stützen sich auf Stangenwiderlager 2, 2' und bewirken, daß die inneren Federn 14, 14' nicht weiter zusammengedrückt werden und die äußeren Federn 15, 15' eine größere Vorspannung erhalten. Zwischen den geteilten, beweglichen Anschlägen 13, 13' und Gehäuseanschlägen 8, 8' besteht an beiden Seiten ein Abstand a, der bei einer großen Wegamplitude f' die vollständige Entspannung der Federn 14, 14' verhindert.

Die Fig. 2 zeigt das Federwerk, das um die häufigste Wegamplitude f des Sinus­ laufes ausgelenkt ist. Dabei entsteht eine Kraft F im Federwerk. Bis zu dieser Wegamplitude f sind alle Federn 14, 14', 15 und 15' wirksam, sei es durch weite­ res Zusammendrücken oder durch Entspannen. Die wirksame Federkonstante c_F des Federwerkes beträgt in diesem Amplitudenbereich c_F = c₁₄ + c_14' + c₁₅ + c_15', wo­ bei c₁₄, c_14', c₁₅, c_15' die jeweiligen Federkonstanten darstellen.

Die Fig. 3 zeigt ein Schema des Federwerkes, das um die größte Amplitude f' des Sinuslaufes ausgelenkt ist. Im Federwerk wirkt die Kraft F'. Dabei wird die innere Feder 14' weiter gespannt und die äußere Feder 15' entspannt bis beide Feder­ kräfte gleich groß sind und Gleichgewicht herrscht und der geteilte, bewegliche An­ schlag 13' keine Kraftwirkung auf das Stangenwiderlager 2' ausübt und sich zu­ nehmend von diesem entfernt. Auf der anderen Seite des Federwerkes entspannt sich die Feder 14 weiter bis der geteilte bewegliche Anschlag 13 den Gehäuse­ anschlag 8 berührt. Im Bereich der Wegamplitude f bis f' wirken nur noch die Fe­ dern 14 und 15 und im Federwerk wirkt die Federkonstante c_F = c₁₄ + C₁₅. Es ist auch möglich, die Federn 14, 14', 15, 15', die Anschläge 8, 8' und Gehäusewiderlager 5, 5' und 5'' so genau aufeinander abzustimmen, daß die Differenz der Wegamplitu­ den f und f' gegen Null geht, so daß die beschriebenen Wirkungen von Fig. 2 und Fig. 3 zusammentreffen, d. h. es würde der Zwischenknick in der Kennlinie nach Fig. 5 entfallen.

Die Fig. 4 zeigt ein Schema des Federwerkes, das um den größten Betrag der Wegamplitude f' ausgelenkt ist, die beim Durchlaufen im engen Gleisbogen hervor­ gerufen wird. Dabei entsteht nur noch ein geringer Kraftanstieg. Die Federn 14' und 15' bleiben im Gleichgewicht und der geteilte bewegliche Anschlag 13' entfernt sich weiter vom Stangenwiderlager 2', so daß dieses Federpaar auch weiterhin nicht auf das Federwerk wirkt. Auf der anderen Seite legt sich die innere Feder 14 gegen den inneren Teil des geteilten, beweglichen Anschlag 13, der sich am Gehäuseanschlag 8 abstützt, so daß auch diese Feder 14 im Federwerk wirkungslos ist. Lediglich die äußere Feder 15, die zwischen dem Gehäusewiderla­ ger 5' und dem äußeren Teil des geteilten beweglichen Anschlages 13 ange­ ordnet ist, leitet ihre Federkraft auf das Stangenwiderlager 2 und weiter auf eine Anlenkstange 1, so daß sich die resultierende Federkonstante des Federwerkes c_F = c₁₅ ergibt. Bei entgegengesetzter Kraft- und Bewegungsrichtung laufen die Vorgänge analog ab.

Die Fig. 5 veranschaulicht die Kennlinie des Federwerkes. Im Koordinatenschnitt­ punkt ist der steile Kraftanstieg erkennbar, der auf die Wirkung aller Federn 14, 14' sowie 15, 15' zurückzuführen ist. Die Wirkungsweise im Federwerk ist aus dem Schema nach Fig. 1 erkennbar. Beim Ansteigen der Kraft F entsteht die Wegamplitude f (vgl. Fig. 2). Dabei haben sich die Kräfte der unterschiedlich gegen­ einander verspannten Federn 14', 15' auf dem geteilten, beweglichen Anschlag 13' aufgehoben, so daß keine Wirkung der genannten Federn 14', 15' auf das Stangenwiderlager 2' erfolgt. Nur die Federn 14 und 15 üben über den geteilten beweglichen Anschlag 13 eine Wirkung auf das Stangenwiderlager 2 aus. Des­ halb wird in diesem Bereich die Kennlinie bis zur Wegamplitude f' flacher. Beim Überschreiten der Kraft F' vergrößert sich die Wegamplitude f' (vgl. Fig. 3), dabei stützt sich die Feder 14 über den inneren Teil des geteilten, beweglichen Anschla­ ges 13 am Gehäuseanschlag 8 ab, so daß die Feder 14 keine Wirkung auf das Federwerk mehr ausübt. Nur noch die Feder 15, die zwischen dem Gehäusewiderla­ ger 5' und dem äußeren Teil des geteilten, beweglichen Anschlages 13 einge­ spannt ist, belastet das Stangenwiderlager 2. Bis zu einer Wegamplitude f'', die einer Kraft F'' entspricht, wirkt nur noch die Feder 15 und erzeugt diesen sehr flachen Ast der Kennlinie des Federwerkes. Die Wirkung ist aus Fig. 4 ersichtlich. Gemäß Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Federwerkes im Längsschnitt mit Schraubenfedern dargestellt. Die Anlenkstange 1 besitzt an ihrem Ende ein lösba­ res Anlenkauge 6', mit dem es beispielsweise an einem Fahrzeug- bzw. Fahrwer­ krahmen angekuppelt wird. Weiterhin befindet sich auf der Anlenkstange 1 ein Stangenwiderlager 2', gegen das sich der geteilte bewegliche Anschlag 13' stützt. Die Anlenkstange 1 wird durch eine Öffnung des Gehäusewiderlagers 5 geführt und besitzt ein weiteres Stangenwiderlager 2, das mit dem äußeren Teil des ge­ teilten, beweglichen Anschlages 13 korrespondiert. Die Anlenkstange 1 ist an bei­ den Enden des Gehäuses 4 in Stangenlagern 16, 16' geführt. Das Gehäuse 4 ist geteilt und unter Zwischenschaltung eines Gehäusewiderlagers 5 mittels lösbaren Verbindungen zu einem kompakten Bauteil montiert. Zuvor werden die vier Fe­ dern 14, 14', 15, 15' und die geteilten beweglichen Anschläge 13, 13' eingebracht. In den beiden Gehäusehälften befinden sich die Gehäuseanschläge 8, 8' die mit dem inneren Teil des geteilten beweglichen Anschlages 13, 13' korrespondieren. Der in Ruhestellung vorhandene Abstand a verhindert die völlige Entspannung bei größter Wegamplitude f' der Federn 14 bzw. 14' und vermeidet dadurch Klap­ pergeräusche.

Claims (1)

1. Federwerk für Schienenfahrzeugfahrwerke und für Kuppelstellen bei Gliederzügen zur Verbesserung des Fahrzeuglaufs, bei dem in einem Gehäuse zwei Federn auf einer Anlenkstange zwischen Widerlagern angeordnet sind, nach dem Patent DE 195 32 833, dadurch gekennzeichnet, daß zu den inneren Federn (14 und 14') zwei weitere äußere Federn (15 und 15') mit gegenüber diesen unterschiedlichen Feder­ konstanten vorgesehen und unter Zwischenschaltung geteilter, beweglicher An­ schläge (13 bzw. 13') gegeneinander mit unterschiedlicher Vorspannung verspannt sind, die dadurch hervorgerufen wird, daß der innere Teil der geteilten beweglichen Anschläge (13 und 13') in der Ruhestellung des Federwerkes jeweils an den Stan­ genwiderlagern (2 bzw. 2') anliegt und daß der äußere Teil der geteilten bewegli­ chen Anschläge erst nach einer Wegamplitude (f') an Gehäuseanschlägen (8 bzw. 8') zum Anliegen kommt, wobei die Gehäuseanschläge (8 bzw. 8') in einem solchen Abstand (a) angeordnet sind, daß sich die inneren Federn nicht völlig entspannen können.