DE2108694A1

DE2108694A1 - Luftfederbalg

Info

Publication number: DE2108694A1
Application number: DE19712108694
Authority: DE
Inventors: Günther Dr.; Voß Hartwig; 3000 Hannover. P Niehus
Original assignee: Continental Gummi Werke AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1971-02-24
Filing date: 1971-02-24
Publication date: 1972-08-31
Also published as: US3895787A; JPS5731014B1; AT322624B; DE2108694C2; FR2127561A5; IT944333B; GB1339865A

Description

Continental Gummi-Werke Aktiengesellschaft, Hannover Luftfederbalg

Die Erfindung bezieht sich auf Luftfederbälge, insbesondere für die Abstützung des Wagenkastens von Schienenfahrzeugen auf wiegenlosen Drehgestellen, in Form von Drehkörpern mit an starren Anschlagringen an den gegeneinander abgefederten Fahrzeugteilen fest eingespannten Ringwulsten unterschiedlichen Durchmessers, in denen von den zwischen beiden Ringwulsten durchlaufenden eingebetteten Festigkeitsträgern umschlungene Kernringe eingebettet sind.

Das Federungsverhalten der Gummibälge in Fahrzeugluftfederungen läßt sich neben der Steuerung des Innendruckes vor allem durch die Ausbildung und den Fadenverlauf der eingebetteten Festigkeitsträger beeinflussen. Diese auch für die Formgebung der Bälge bestimmenden konstruktiven Maßnahmen wirken sich allerdings praktisch ausschließlich in Axialrichtung, auf das Fahrzeug bezogen also in Vertikalrichtung auf die Charakteristik aus, während dagegen der Ausgleich der horizontal gerichteten Ausscherkräfte zusätzliche mechanische Führungen erfordert. In dem besonderen Anwendungsfall auf Schienenfahrzeuge führt die seitliche Labilität der Luftfederbälge zu unerwünschten Spurkranzdrücken und daraus folgendem höherem Verschleiß. Mit der Einführung der sogenannten Halb- oder Einfaltenrollbälge, die meistens unterschiedliche Wulstringdurchmesser aufweisen und als Reaktion auf seitliche Auslenkungen oder Verdrehungen Rückstellkräfte erzeugen, wurden zwar wesentliche Vereinfachungen in der Konstruktion der Drehgestelle und allgemein des Fahrwerks möglich, und andererseits konnten auch die Spurkranzdrücke in zulässigen Grenzen gehalten werden. Federbälge dieser Art zeigten sich jedoch trotz sonst durchaus befriedigendem Federungsverhalten den Dauerbeanspruchungen im Betrieb über längere Zeiträume nicht gewachsen. In dem Schichtenaufbau der Balgwandungen entstanden besonders in den kritischen Obergangsbereichen zu den festliegenden ringförmigen Endwulsten Risse und Gewebeablösungen, die den vorzeitigen Ausfall der betroffenen Luftfederbälge nach sich zogen und wiederholt kostenverursachende Austauscharbeiten notwendig machten.

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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die Funktionstüchtigkeit der Luftfederbälge zu verbessern und ihre Lebensdauer wesentlich zu verlängern.

Nach der Erfindung kennzeichnen sich Luftfederbälge der eingangs geschilderten Gattung durch die Vereinigung der nachstehenden Merkmale:

a. Die den Drehkörper Erzeugende weist eine von einer Kreislinie abweichende Form mit stetiger Krümmung auf;

b. der Außendurchmesser des in den kleineren Ringwulst eingebetteten Kernringes ist mindestens gleich dem Außendurchmesser des zugeordneten Anschlagringes bemessen und

c. die freien Enden der Festigkeitsträger in dem kleineren Ringwulst sind um den Kernring auf der dem Anschlagring zugekehrten Seite herumgeführt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis von der Bedeutung der Querschnittsform des nach Art eines Torus gestalteten Balgkörpers im Verein mit den besonderen Einbau- und Spannungsverhältnissen gerade des kleineren, in der Regel dem Drehgestell zugeordneten Ringwulstes. Während die bekannten Vorschläge für den unter Druck stehenden und im Ruhezustand befindlichen, d.h. nicht ausgelenkten Balg die Kreisform vorschreiben oder voraussetzen, geht die Erfindung hiervon grundsätzlich ab, indem sie ein-en stetigen gekrümmten Verlauf der Umrißkanten unter ausdrücklicher Ausnahme des als nachteilig erkannten Kreisbogens zur Bedingung macht. In praktischer Ausführung kommen alle in anderen Ebenen als senkrecht zur Achse liegenden Kegelschnitte wie beispielsweise Ellipsen oder Parabeln in Betracht, darüber hinaus aber auch nach anderen Gesetzmäßigkeiten verlaufende Kurven. Durch die Anordnung und Winkelausrichtung der Verstärkungseinlagen läßt sich die gewünschte Querschnittsform einstellen. Ihre Vorteile wirken sich in dem durch die Kurvenkrümmung vorgezeichneten Ablauf der Abrollbewegung der Balgwandungen beim vertikalen Einfedern wie auch vor allem bei seitlichen Auslenkungen aus. Andererseits stehen sie aber nicht isoliert für sich allein, sondern vielmehr in enger Wechselbeziehung zu der Festlegung des kleineren Wulstringes an dem relativ zu dem Wagenkasten winkelbeweglichen Drehgestell. Die erfindungsgemäße Abstimmung des Kernringes auf den in der Praxis gewöhnlich als "Felgenhorn" bezeichneten starren

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Anschlagring der Halterung gewährleistet zusammen mit der besonderen Schlingenbildung der fadenförmigen Festigkeitsträger im Bereich des Wulstringes und darüber hinausgehend einen festen und gleichzeitig winkelbeweglich den .Richtungsänderungen der benachbarten Wandungsteile beim Abrollen folgenden Sitz. Die in völliger Abkehr von den bisherigen Vorstellungen auf die dem Felgenhorn zugekehrte, d.h. also auf die äußere Seite des Kernringes zweckmäßig unter Herstellung einer haftenden Verbindung mit diesen; verlegte Anordnung der Fadenenden ermöglicht einen gestreckten, geradlinigen Verlauf der unter Zugspannung stehenden Festigkeitsträger in dem als kritisch erkannten Bereich des Felgenhorns und vermeidet das Aufkommen schädlicher örtlicher Spannungsspitzen. Anstelle einer haftenden Bindung oder aber auch als zusätzliche Maßnahme können die freien Enden der Festigkeitsträger in gruppen- oder schichtenweise unterschiedlicher Längenabstufung über den Bereich des Felgenhorns hinaus in die Balgwandung hineingeführt werden, um einen für den beabsichtigten Spannungsausgleich erwünschten allmählichen Kraftübergang zu erhalten.

Zu dem gesamten Wirkungskomplex tritt schließlich auch noch der Einfluß des Kernringes selbst, der sich durch seine Querschnittsgestaltung bemerkbar macht. Anders als etwa in Fahrzeugluftreifen, für die die in*stets gleichbleibendem gegenseitigen Abstand festliegende Einbaustellung der Reifenwülste charakteristisch ist, kommen dem Aufbau und der Form der Kernringe in Luftfederbälgen bestimmende Bedeutung für sein dynamisches Verhalten unter Last zu. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher insbesondere für den Kernring des kleineren Ringwulstes eine länglichabgerundete, beispielsweise elliptische, nieren- oder tropfenförmige Querschnittsgestaltung vorgesehen. Anstelle trapezartiger oder einfach kreisrunder Querschnittsformen wird damit eine bessere Führung der Schlingen und gleichzeitig eine engere Anpassung an die aufgrund des erfindungsgemäßen Durchmesserverhältnisses des Kernringes zu dem zugehörigen Anschlagring bzw. Felgenhorn vorgegebenen Einbauverhältnisse erreicht.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Einbauanordnung eines im Querschnitt gezeichneten Luftfederbalges in einem Schienenfahrzeug und

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Fig. 2 und 3 eine Einzelheit des Luftfederbalges aus dem in Fig. 1 durch die Kreislinie I umrandeten Bereich in verschiedenartigen Ausfiihrungsformen in vergrößertem Maßstab.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist ein Luftfederbalg 5 zwischen den Wagenkasten 6 und ein Drehgestell 7 eines Eisenbahnwagens eingesetzt. Der Federbalg ist aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen mit eingebetteten Verstärkungseinlagen in Form von Geweben, parallel zueinander verlaufenden Einzelfäden oder dgl. aufgebaut und hat die Gestalt eines Drehkörpers mit einem dem Wagenkasten zugekehrten größeren Ringwulst 5a und einem dem Drehgestell zugekehrten kleineren Ringwulst 5b. Die die Drehkorpergestalt des Federbalgs erzeugende Querschnittsfläche weicht deutlich von der Kreisform ab. Das Drehgestell 7, das mit zwei Radsätzen 8 auf den Schienen abrollt, ist ohne die für die üblichen Federungssysteme erforderliche Wiege ausgebildet und trägt auf einem zylindrischen Stützkörper 11 ein Felgenhorn 10 als starren Anschlagring , gegen das sich der kleinere Ringwulst 5b des Federbalges in druckdichter Verspannung von außen anlegt. In ähnlicher Weise ist auch der größere Ringwulst 5a des Federbalges an einem auf einen Stützkörper 12 aufgesetzten Anschlagring 13 am Wagenkasten 6 festgelegt.

Die wesentlichen konstruktiven Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaues und der Halterung des Federbalges 5 im Bereich des kleineren Wulstringes 5b gehen aus den Teildarstellungen hervor. Der Wulstring enthält einen zugfesten Kernring 1^f, der aus einer größeren Zahl bündelartig zu einem etwa tropfenförmigen Querschnitt zusammengesetzter metallischer Drähte zusammengesetzt und allseitig in den Gummi des Wulstringes eingebettet ist. Der Außendurchmesser d^ des Kernringes ist in allen Fällen größer als der Außendurchmesser d^ des Felgenhornes 10 bemessen. Der Kernring bildet eine Verankerung für die zwischen beiden Wulstringen 5a, 5h in der Balgwandung durchlaufenden Festigkeitsträger 15» die in Form einer Schlinge um den Ring herumgeführt und mit ihren freien Enden in Richtung nach dem Balgkörper zurückgeschlagen sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind die Fäden 15 nach außen um den Kernring -\k herumgeführt, und ihre freien Enden 15a befinden sich auf der dem Felgenhorn 10 zugekehrten Seite in dem Ubergangsbereich zwischen Wulstring

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und Balgkörper. Der Zusammenhalt zwischen den Festigkeitsträgern 15 und dem metallischen Kernring 1*f kann durch eine stoffschlüssige Verbindung mit Hilfe eines Klebers verbessert werden. Eine weitere Verbesserung ist mit der Ausfuhrungsform nach Fig. 3 möglich: Die Fadenenden 15 a sind in diesem Falle gruppen-oder schichtenweise zusammengefaßt in unterschiedlicher Längenabstufung in die Balgwandung zurückgeführt, wie es in der vergrößerten Teilansicht verdeutlicht ist.

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Claims

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Patentansprüche;

' 1./Luftfederbalg, insbesondere für die Abstützung des Wagenkastens von Schienenfahrzeugen auf wiegenlosen Drehgestellen, in Form eines Drehkörpers mit an starren Anschlagringen an den gegeneinander abgefederten Fahrzeugteilen fest eingespannten Ringwülsten unterschiedlichen Durchmessers, in denen von den zwischen beiden Hingwülsten durchlaufenden eingebetteten Festigkeitsträgern umschlungene Kernringe eingebettet sind, gekennzeichnet durch die Vereinigung der nachstehenden Merkmale:

a. Die den Drehkörper Erzeugende weist eine von einer Kreislinie abweichende Form ^mit stetiger Krümmung auf;

b. der Außendurchmesser (d^) des in den kleineren Hingwulst (5b) eingebetteten Kernringes (ΐΌ ist mindestens gleich dem Außendurchmesser (d^) des zugeordneten Anschlagringes (10) bemessen;

c. die freien Enden (i5a) der Festigkeitsträger (15) in dem kleineren Hingwulst sind um den Kernring (1*0 auf der dem Anschlagring (1O) zugekehrten Seite herumgeführt.
2. Luftfederbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsträger (15) mit dem Kernring (1*0 haftend verbunden sind.
3. Luftfederbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Festigkeitsträger in gruppenweise unterschiedlicher Längenabstufung über den Bereich des Anschlagringes hinaus in die Balgwandung hineingeführt sind.

h. Luftfederbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kernring (ΐ*ί) des kleineren Ringwulstes (5b) eine länglich abgerundete, z.B. elliptische, nieren- oder tropfenförmige Querschnittsgestalt aufweist.

Hannover, den 2k. Februar 1971
71-13 P / 14- G/Sü Sü/Pa

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