DE3135073A1 - Federsystem mit progressiver charakteristik, vorzugsweise fuer drehgestelle von eisenbahnfahrzeugen - Google Patents

Federsystem mit progressiver charakteristik, vorzugsweise fuer drehgestelle von eisenbahnfahrzeugen

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DE3135073A1 DE19813135073 DE3135073A DE3135073A1 DE 3135073 A1 DE3135073 A1 DE 3135073A1 DE 19813135073 DE19813135073 DE 19813135073 DE 3135073 A DE3135073 A DE 3135073A DE 3135073 A1 DE3135073 A1 DE 3135073A1
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Description

~ 3 —
FEDERSYSTKM MIT PROGRESSIVER OHARAKTIiRlSTlK, VORZUGS« WEISE FÜR DREHGESTELLE VON EISENBAHIIFAiiRZEUGEN
Die Erfindung betrifft ein Pedersystera mit progressiver Charakteristik, das hauptsächlich bei den Drehgestellen von Eisenbahnfahrzeugen * orteilhaf t ange=> wendet werden kann·
■■Wie bekannt haben unter den verschiedenen Pe« dersysteraen die zylindrischen Spiralfedern - die an-= sonst gute iiigenschaften besitzen - die Eigenart einer linearen Pedercharakteriotik. Diese Eigenschaft aber begrenzt den Anwendungsbereich solcher Federn» Der Grund hiefür besteht einerseits darin, daß damit gewiss© schv/lnrrungstochnincho itesonanzmö'glichkoiten gegeben sind9
andererseits aber solche .l'Oderayateme auch mit funktioneilen Mängeln, behaftet sind. So können z.B. große Belastungsunterschiede von weichen Federn nur durch ein sehr starkes Einsinken aufgenommen werden. Hierzu aber ist ein sehr großer Raumbedarf nötig, wodurch manchmal der Einsatz solcher Federsysteme von vornherein ausgeschlossen ist«
DT-AS 1 954 164 beschreibt beispielsweise ein Federsystem, bei welchem zwischen einem oberen und einem unteren Federfcteller koaxial eine obere und eine untere Spiralfeder eingespannt ist, und zwischen diese beiden ein weiterer Federteller eingesetzt ist, der Jedoch ausschließlich in axialer Richtung fortbewegt v/erden kann. Eine ähnliche Lösung ist auch in FR-PS 72 21188 beschrieben.
Die obigen Lösungen beschreiben zwar progreßiv arbeitende Federsysteme, doch sind sie für die sogenannte "flexicoile" Betriebsweise nicht geeignet.
Im Fahrzeugbau besteht immer mehr die Tendenz, danach zu trachten, daß das Eigengewicht des Fahrzeugaufbaus je kleiner, sein Fassungsvermögen aber je größer sei. Solche einander sich widersprechende Anforderungen aber können nur mit Federsystemen realisiert werden, die eine progressive Charakteristik haben«
Zufolge ihrer sehr vorteilhaften Instandhaltung verbreitet sich die "flexicole" Federung in der Praxis immer mehr, deren Merkmal darin besteht, daß außer der Belastungskraft, die in der Längsachse der Feder auf den Federteller wirkt, auch eine darauf normal gerichtete Kraft in Tätigkeit treten kann» Somit können sich bei dieser Lösung die Endplatten der Federn auch in der Seitenrichtung zu einander verschieben.
Die Erfindung bezweckts die oben beschriebenen Federsysteme weiter su vervollkommnen.
Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, ein solches Federsystem von progressiver Charakteristik su schaffen, welchen neben einer, den
jeweiligen Verhältnissen entsprechenden Progrerjsivität auch die Möglichkeit für eine Federung nach der »flexicoilen" Arbeitsweise bietet.
Um die gestellte Aufgabe zu lösens gingen wir voYi einem solchen bekannten Federsystem mit progressiver Charakteristik aus, das je eine, zwischen einem oberen und unteren Federteller eingespanntes koaxial angeordnete obere und untere Spiralfeder besitzt, zwischen den beiden aber ein weiterer Federteller eingesetzt und außerdem noch eine Anschlagstütae vorgesehen istü All=· das wurde erfindungsgemäß dadurch weiterentwickelt,, daß der mittlere Federteller (Zwischenteller) so angeordnet ist, daß er eine Seitenverschiebung der Spiralfedern ermöglicht, ferner bei einer vorher festgelegten Belastung des Federsystems der Zwischenteller auf der Anschlag·= stütze aufliegt, und damit die eine Spiralfeder weiterer Funktionen enthoben ist.
Mit dieser Maßnahme wurde erreicht9 daß sich der Zwischenteller auch normal zu Längsachse der Spiral-= federn verschieben und damit die "flexicoile" Betriebsweise ermöglichen kann.
Zweckmäßig ist eine 3olche Ausführungs bei der zwischen dem Zwischenteller und der Anschlagstütze eine Gummifederung eingesetzt ist. Selbstredend kann die obere und untere Spiralfeder aus zwei oder auch aus mehreren koaxialen Spiralfedern bestehen? die auf einen gemeinsamen Zwischenteller einwirken
Bei größeren Belastungen können außer den oberea und unteren Spiralfedern mit diesen koaxiales zwischen dem oberen und unteren Pederteller eingespanntes, noch weitere Spiralfedern angebracht v/erden.
Auch eine solche Lösun.r ist möglichp bei welcher außer der oberen und unteren Spiralfeder ~ mit diesea konzentrisch - noch oin-ϊ obere und untore ,'.piralfeder angeordnet int, swinoh-n welche ein in der «.Verrichtung
verschiebbarer, zweiter Zwiachenteller eingebaut ist, der dann mit dem ersten Zwischenteller zusammenarbeitet. In. dieaem Falle wird im Wesen die Funktion der Anschlagstütze von dem zweiten Zwiachenteller versehen.
Die Erfindung soll nun anhand der beigelegten Zeichnungen in ihren Einzelheiten näher erläutert werden, wobei die3e Zeichnungen als einige der möglichen Auaf iihrunga bei3piele gedacht sind, und folgendes darstellen sollen:
Fig. 1 Erstes Ausführungsbeispiel des erfindungagemäßen Federsystems von progressiver Charakteristik,
in Längsschnitt.
Fig· 2 Zweites Ausführung^beiapiel des erfindungsgemäßen
Federsygtems; gleichfalls im Längsschnitt. Fig. 3 Drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Federsygtems; Längsschnitt.
Fig. 4 Viertes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung· Fig. 5 Fünftes Ausführungsbeiapiel des Federsysteras gemäß
der Erfindung; Längsschnitt. Figs 6 und 7 Die Charakteristiken der Federsysteme nach Figs 1-5.
In der Zeichnung sind die ähnlichen Einzelteile mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist zwischen einem oberen und einem unteren Federteller 10 bzw. 11 koaxial Je eine obere Spiralfeder 12 und eine untere Spiralfeder 13 eingespannt,. Zwischen die Spiralfedern 12 und 13 aber iat ein Zwisch<3nteller 14 eingesetzt. Im vorliegenden Falle ist das J'edersystem mit einer oberen Anschlagstütze 15 und einer unteren Anschlagstütze 16 versehen.
Der Erfindung gemäß ist der Zwischenteller 14 so angeordnet, doß er eine Querverschiebung der Spiralfedern 12 und L3 ermöglicht. Wie aus der Zeichnung gut zu erkennen ist, kann sich der Zwischenteller 14 zusammen mit den Enden der SpiroIfederη 12 und 13 in der Querrichtung frei verschieben.
«ft S <t ff ίΡ OU ίΐΊ?'
In Pig. 1 ist das Pedersystem in unbelastetem Zustand dargestellt, wobei die Längsachse dar Spiral= federn mit 17, die in der Richtung der längsachee wirk©»= de Belastung rait "P", die darauf normal wirkende Quer=. kraft aber mit "Q" bezeichnet ist. In diesem Zustand wurde der Abstand zwischen einer unteren Stirnfläche 18 des Zwischentellers 14 und einer Stirnfläche 19 der unteren Anachlagstütze 16 mit Bezugsnummer 20 bezeichnet
In dem hier dargestellten Falle ist zwiseh©a die untere Anschlagstutze 16 und den Zwischenteile? 14 eine Gummifeder 21 eingelegt, di© hier an der Anschlag= stütze 16 in ansich bekannter Weise befestigt iato
Konzentrisch mit den Spiralfedern 12 und 13 0 doch diese umfassend, wird von dem oberen federteller 10- und dem unteren Pederteller 11 noch- eiae weitere feder 22 bei diesem Ausführungsbeiepi©! ©:
Die Arbeitsweise des in Pig« I Pedersystems gemäß der Erfindung iet folgend®?
Durch Einwirken der Last "P!8 b@w©g©n sich di© beiden Pederteller 10 und 11 relativ zueinander hiao Bei. dieser Verschiebung wird die progressiv© tik des Pedersystems dadurch erreicht, äal s auch der Zwischenteller 14 nach unten bewegt Gummifeder 21 anschlägt. Hiernach tritt beim weiteren Einsinken auch die Gummifeder 21 in Tätigkeito Dies© Bewegung dauert so lange, bis di® Stirnfläche 18 ä®s Zwischentellers 14 an der Stirnfläche IP der «öt©r©a Ansohlagstütze 18 anschlägt. Dadurch wird aämlicfe im Wesen von dem Zwischenteller 14 die unter© Spiralfeder 13 ausgeschaltet.
Die Charakteristik das P©dersyst©ms nach Pigo ist in Pig. 6 durch eine stirnpunktierte Linie darge= stellt. Auf der Vertikalachse des Koordinatensystems die Belastungswerte "P" aufgetragen^ während auf der
- 8
Horizontalaohae die dazu gehörigen.!, gemessenen Einsinkwerte der Feder bezeichnet sindo Mit. Bezugsnummer 23 wurde .jener Punkt bezeichnet«, in welchem die Gummifeder ; 21 in Tätigkeit tritts während mit 24 der Aufschalg des Zv/iaohent ellers 14 auf der Anschlagstütze 16 bezeichnet iat. Zwißchen den Punkten 23 und 24 steigt die Charakteristik bogenförmig an9 was dem Wirken der Gummifeder 21 zuzuschreiben ist* lach Punkt 24 verläuft die Kurve linear ansteigend3n Anbetracht dessens daß hier nurmehr die Spiralfeder 12 und 22 tätig eind*
Bekanntlich wird eiae Federung, d.h. ein Federsystem afi komplexesten durch.ihre Charakteristik (d.h. ihre Härte) gekennzeichnete Ob nun aber von einer Einzelfeder, oder von eines zusammengesetzten Federsystem die Rede 0ei, immer ist die reüultierende Charakteristik das kennzeichnendste KonatruktionsmerMal. In Fig. 6 ist die mit Strichpunkt-Linie eingezeichnete Charakteristik, die resultierende Charakteristik des Federsystems nach Fig. 1. ·
Bei einem Fed®rayst©m ß©ch Fig. 1 kann im Falle von kleineres Belastungen natürlich die Spiralfeder 22 auch wegbleiben. Ebenso kann auch die Gummifeder 21 weggelassen werden, doch in diea©m Falle wird die Charakteristik dea Federsystems beim Aufschlagen der Stirnflächen 18 und 19 einen Brechpuakt hab©no Die gemeinsame Feder konstante kann in Kenntais der Härte der Spiralfedern 12, 13 und 22 in an sich bekannter Weise ermittelt werden. Im vorliegenden Falle wurde die Härte der oberen Spiralfeder 12 größer als die der unteren Springfeder 13 gewählt.
Außer der in der Langeaeh.se 17 wirkenden Last "P" kann das Federsystem g©miiß der Erfindung auch durch eine quergerichtete Kraft "Q" belastet werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen FederEiystems ist in Figo 2 zu sehen. Dieses stimmt im Wesen mit der Lösung in Figo 1 überein. Rin Unterschied
»»»ft 1^ rr*Of) «* * λ* «ft ρώ ρ ö <ι
besteht nur insofern, daß hier dleAnaohlagstützen 15 und 16 weggelassen sind, und für eine Führung der oberen Spiralfeder 12 und der unteren Spiralfeder 13 mit den Ansätzstlioken 25 und 26 gesorgt isifco jjlin w©i~ lerer wesentlicher Unterschied besteht a®r±n9 dkß hier die Anschlags tlitze 16 durch einen.® ähnlich wie der SSwischenteller 14 ausgebildeten swaitoo 27 ersetzt ist» welch letzterer mit dsm teller 25usamjnenarbeit€ite Dor zweite Zwisohenteller 27 außerhalb der Spirglfed©rn 12 und 13P gwieohen dio diesen fconzöntris'ßh angeordnete0 ober© Spiralfeder 2Q und untere Spiralfeder 29 eingebautο Di© Bistans
den 2wis-oh©tit«ll@3*n 14 und 27 mit Beawgntoflmer- 20
f#djer verläuft bei
die Charakteristik
hat· Die Oharaktßrtsti%
ill Fig» 6 mit forttöufeni©^ Lisi© i?@Il Brechpunkt aber mit 30 b©is^iofe&©to^
In Fig. 3 wurde äes «äritfce d«r Erfindung dargestellte Eb w@i©ht voa art naoh Pig, 2 in&ofera ab, als hier aueh @ia© Äasehlagstiitze 16 eingebaut ist«
Die Charakteristik des !©ösrsysterrös mach Fig ist -in Fig. 7 mit vollausgezogen®]? Liaie äarg©st@llto B©i einem Zuaammendrucken der P@(il©5?tell®3? 10 aaä 11 aohlägt zunächst der weit© Zwia©-b.entell©jf 27 aa ä©m ersten Zwischenteller 14 awo Hierbei ha-, ai@ Charak«= teristik des Pedersyetems in Punkt 31 ela©B Breohpunkt Bei" einem weiteren Zusammendrücken beweg©a sieh äi© Zwischenteller 14 und 27 zusammen zur Msehlagstütz® 16 hin· Bei dem Anschlagen des 2wischesitell@rs 14 auf der Anschlagstütze 16 hat die Charakteristik ö©s Feder aystoma einen zweiten Brechpunkt 32P wonach die Charak teristik des .'iyatema linear8 jedoch steiler weiter an-
In Pig. 4 iat ein weiteres Ausführungsb.eiapiel dea erfindungagemäßen Federsystems, zu sehen, Ea weicht nur insofern von der Lösung in Pig, 3 ab, daß der obere Federteller IC taasenartig ausgebildet iat; der Plansch der Tasse iat mit 33 bezeichnet.
Die Charakteristik des Federsystems Pig. 4 iat ebenfalls in Fig. 7 zu sehen. Die Kurve stimmt bis Punkt 34 mit dem Federsystem Fig. 3 überein, verläuft aber von dort an ateiler, wie dies mit der Strichpunktlinie angedeutet ist.
Die Arbeitsweise des Federsystems Fig.· 4 ist folgende: Bei dem Zusammendrücken der Federteller 11 und 12 schlägt zuerst der zweite Zwischenteller 27 an dem Zwischenteller 14 an, wodurch der Zwischenraum 20 verschwindet. Auf der Charakteristik wird das Anschlagen durch Punkt 31 in Fig. 7 bezeichnet. Danach schlägt dar Flansch 34 den oberen Federtellers IO am zweiten Zwischenteller 27 ant der auf der Charakteristik als Brechpunkt 32 erscheint. Hiernach schlägt der Zwischenteller 14 auf der unteren Anschlagstutze 16 an, was auf der Charakteristik in Fig, 7 als Brechpunkt 34 erscheint.
Schließlich wurde in Fig. 5 eine solche Variante der Lösung von Fig. 1 dargestellt, wo die obere Spiralfeder 12 aus Spiralfedern 12^ und 12-g, die untere Spiralfeder 13 aber aus Spiralfedern 13 A und 13B besteht. Die Außenspiralfeder 22 aber ist hier durch Spiralfedern 22^ und 22-O ersetzt. Diese Ausführungsart kann besonders bei sehr grossen Belastungen von Vorteil sein. Arbeitsweise und Charakteristik stimmen dabei im Wesen mit der des Federsystems Fig, I überein.
Die Anschlagflächen können ähnlich wie in Fig. und Fig, 5 überall mit einer oder mehreren Gummifedern versehen werden, wodurch man die Brechpunkte der Charakteristiken zu Abschnitten von bogenartigern Verlauf umwandeln kann. Durch Vermehrung der Anschlagpunkte kann die Anzahl der Brechpunkte auf der resultierenden Charakteristik be-
- ii
liebig variiert werden«, Die Wahl dor Zwi 'chenriiume 20 und der Hurte der Spiralfedern ermöglicht"esß di@ P*Og~ ressive Charakteristik des prfindungsgomiißen Federaystem® - den jeweiligen Ansprüchen entsprechend «= im vorauf? beliebig festzulegen«
Der wichtigste Vorteil des Federsystems gemäß der Erfindung besteht darin^ daß es nuoh mit einer querge= richteten Kraft "Q" belastet werden kannp und somit die "flexicoile" Federung auch bei Pederoystemen von. progres«= aiver Charakteristik ermöglicht,, Einen weiteren Voraug hat die Lösung gemüß der Erfindung insoweits als man beispielsweise bei der Tragfederung der Drehgestelle von Eisenbahnfahrzeugen zugleich mit einer Verbesserung der Fahr eigenschaft en, auch die Anzahl der Eeibungselemente verringern kann» Darüber hinaus kann durch Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei Fahrzeugen für Personenverkehr mit großer Fahrgastbelastung eine solche Federung ausgestaltet werden, die auch bei leeren Wagen eine starke theoretische Einsenkung zur Geltung bringto Das erfiüdungsgemäße Federsystem hat ein relativ kleineres Gewicht als die bekannten Lösungen^ da nnrntliche Feder-=· elemente des Federsystems auch im leeren Zustand last«=» tragend beteiliegt sind,,

Claims (5)

  1. Patentanwälte
    Dipping. R. Lomck©
    Dr.-ing. 'ri.-J. ßrommer
    75 Karlsruhe" 1
    ■Ama;ieu3traCe28 PO3ttac:i 40 26
    GANZ-MAVAG MOZDONY-, VAGON- i!S GSPGYAR, Budapest VIII. Könyves Kalman körut 76, Ungarn
    PBDERSYSTBM HHT PROGRESSIVER GHARAKTERISTIK, VORZUGSWEISE PUR DREHGESTELLE VOH BISMBAHKPAHRZMJGi
    Patentansprüche
    1« Pedersyatem mit progressiver tik, vorzugsweise für Drehgestelle von zeugen, bestehend aus mindestens je einer 9 koaxial zwischen einem oberen und einem unteres PedartelX©r eingespannten, oberen und unteren Spiralfeder uaö einem zwischen diesen eingesetzten Zwischenteile^ ferner aus einer Anschlagstütze, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenteller (14) so angeordnet ist, daß ®r m Verschiebung der Spiralfedern (12, 13) auch ia. der
    A 2183-217/MJ
    Querrichtung ermöglicht, ferner der Zwischenteller (14) bei einer vorher festgelegten Belastung (Pf) des Federeystems auf der Anschlagstütze (16) aufliegt, und damit zugleich die eine Spiralfeder (13) ihrer weiteren Punktionen enthebt.
  2. 2. Federsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Zwischenteller (14) und der Anschlagstütze (16) eine Gummifeder (21) vorgesehen ist.
  3. 3. Federsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die obere und die untere Spiralfeder (12 bzw. 13) jeweils aus zwei oder mehreren Spiralfedern (12^, 12-g bzw. 13A, 13g) bestehen.
  4. 4. Federsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3$ dadurch gekennzeichnet , daß koaxial zu den oberen und unteren Spiralfedern (12, 13) zwischen den oberen und unteren Federtellern (10, 11) weitere, wenigstens eine Spiralfeder (22; 22^» 22 ) eingespannt sind.
  5. 5. Federsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Anschlagstütze (16) und der oberen, wie auch der unteren Spiralfeder (12, 13) mit diesen koaxial eine obere und untere Spiralfeder (28 bzw. 29) vorgesehen, zwischen dieser aber ein zweiter Zwischenteller (27) eingebaut ist, der eine Querverschiebung der Spiralfedern (28, 29) ermöglicht, mit dem ersten Zwischenteller (14) aber zusammenarbeitet. .
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GR (1) GR75793B (de)
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JPS5783740A (en) 1982-05-25
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HU188137B (en) 1986-03-28

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