DE3530554A1 - Primaerfederung fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Primärfederung für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Es ist bekannt (DE-OS 30 48 515), eine Primärfederung für Schienenfahrzeuge so zu gestalten, daß jedes Achsla­ gergehäuse in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig Tragarme aufweist und sich zwischen diesen Tragarmen und dem Drehgestellrahmen Federn befinden, von denen eine eine in senkrechter Richtung weiche Feder ist, während die andere Feder eine auf ihre horizontalen Federeigenschaf­ ten ausgelegte Feder ist, die aus zwei übereinanderlie­ genden nichtebenen Metallflächen besteht, zwischen denen sich eine Schicht aus elastomeren Material befindet. Diese bekannte Primärfederung hat den Vorteil, daß sie einerseits in senkrechter Richtung weich ist, weil die in senkrechter Richtung weiche Feder, die eine Schrau­ benfeder, eine Gasfeder oder auch eine Elastomerfeder sein kann, die ganze Federung in senkrechter Richtung übernimmt. Andererseits bestimmt die andere Feder, die ähnlich wie bei einem Achslenker, als Drehgelenk dient, und die auf ihre horizontalen Federeigenschaften ausge­ legt ist und in senkrechter Richtung verhältnismäßig hart sein kann, die Elastizität in der horizontalen Ebene, wobei die Federeigenschaften in Fahrtrichtung - x-Richtung - und quer zur Fahrtrichtung - y-Richtung - unterschiedlich groß sein können und weitgehend den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden können.

Diese bekannten Primärfederungen sind insbesondere für schnellfahrende Schienenfahrzeuge gut geeignet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Steifigkeit dieser bekann­ ten Primärfederung in x- und y-Richtung nicht in der wünschenswerten Breite variierbar ist, weil die Elasto­ merfeder neben den vertikalen Abstützkräften auch eine Verdrehung um die y-Achse aufnehmen muß, da ja die Elastomerfedern beim Einfedern der anderen in senkrech­ ter Richtung weichen Feder als Drehgelenk dient.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Elastomerfeder so zu gestalten, daß sie auch diese Verdrehung aufnehmen kann, ohne daß dabei der Vorteil aufgegeben wird, daß die horizontalen Federeigenschaften in x- und y-Richtung weitgehend einstellbar sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche geben weitere Ausführungsformen und Verbesserungen an.

Dadurch, daß mindestens eine Elastomerschicht teilkugel­ schalenförmig ausgebildet ist und zwischen zwei Teilku­ geloberflächen der angrenzenden Metallkörper liegt, erhält die Elastomerfeder die Eigenschaften eines Kugel­ gelenks, während durch die zusätzliche als ebene oder trogförmige Schicht ausgebildete elastomere Schicht die Elastizität in der horizontalen Ebene weitgehend variiert werden kann. Dabei kann die zusätzliche elasto­ mere Schicht, wie dies an sich bekannt ist (DE-PS 17 55 875), aus zwei dachförmig gegeneinander geneigten Schichten oder auch aus zwei gegeneinander geneigten Schichten, zwischen denen sich eine horizontale Schicht befindet, oder auch aus mehreren gegeneinander geneigten Schichten bestehen, oder sie kann als Zylinderhalbschale ausgebildet sein. Durch diese Formgebung der zusätz­ lichen Schicht aus elastomeren Material sind alle in der Praxis erforderlichen Steifigkeiten und Steifigkeits­ unterschiede in x- und y-Richtung erreichbar. Sind die Federwege bei der in senkrechter Richtung weichen Feder groß, so treten dementsprechend auch große Verdrehwinkel in der Elastomerfeder auf. Damit die Schubbeanspruchung in der teilkugelschalenförmig ausgebildeten Schicht aus elastomeren Material nicht zu groß wird, kann die Ver­ drehung auf mehrere konzentrisch zueinander angeordnete teilkugelschalenförmige Schichten verteilt werden. Da die Schubbeanspruchungen in den teilkugelschalenförmigen Elastomerschichten vom Kugelradius abhängen, können die Schichtdicken dem Kugelradius entsprechend verschieden groß sein, wobei sie vorteilhaft mit zunehmendem Kugel­ radius größer werden.

Ausführungsbeispiele einer Primärfederung nach der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt in einem vertikalen Teilschnitt eine Primärfederung nach der Erfindung, bei der die Elastomerfeder nur eine teilkugelschalen­ förmige Schicht aufweist;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt in einem vertikalen Teilschnitt die Elastomerfeder einer Primärfederung in einer anderen Ausführungsform mit zwei teilkugel­ schalenförmigen Schichten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besitzt das Achslagergehäuse 1 beidseitig zwei Tragarme 2 und 3, die in Fahrzeuglängsrichtung x liegen. Der Drehgestellrahmen 13 bzw. der Wagenkasten stützt sich auf dem Tragarm 2 über eine Schraubenfeder 4 und auf dem Tragarm 3 über die Elastomerfeder 5 ab. Diese Elastomerfeder 5 besteht, wie dargestellt, aus einem Stahlteil 6 mit teilkugelför­ miger Oberfläche und einem Stahlteil 7 mit teilkugelför­ miger Aushöhlung und zwischen diesen Stahlteilen liegt eine Elastomerschicht 8. Zwischen der Unterseite des Stahlteils 7 und der Oberseite eines weiteren Stahl­ teils 9 liegt eine zusätzliche Elastomerschicht 10. Die Oberflächen der Stahlteile 7 und 9, an die die Schicht 10 anvulkanisiert ist, können grundsätzlich horizontal liegend eben sein. In diesem Fall ist die Federung in x- und y-Richtung gleich groß. Soll die Federung in x- und y-Richtung jedoch verschieden groß sein, so kann die Elastomerschicht auch trogförmig ausgebildet sein oder sie kann dachförmig gestaltet sein, wobei die Längsrich­ tung des Troges bzw. des Daches in x- oder in y-Richtung liegen kann, je nachdem in welcher dieser beiden Rich­ tungen eine größere Elastizität erwünscht ist.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist, wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, die zusätzliche Elastomerschicht 10 trogförmig ausgebildet, wobei der Trog im wesentlichen einen U-förmigen, nach oben offenen Querschnitt besitzt. Die Trogachse ver­ läuft in x-Richtung. Wie Fig. 2 weiterhin zu entnehmen, ist die Trogweite in x-Richtung nicht konstant, sondern sie nimmt von der Mitte der Elastomerfeder 5 nach beiden Richtungen der Trogachse hin ab. Der Federweg des Stahl­ teils 7 in horizontaler x-Richtung ist durch Anschläge 11, 12 begrenzt.

Fig. 3 zeigt eine Elastomerfeder 5′, die in einer Primär­ federung nach Fig. 1 anstelle der Elastomerfeder 5 verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform der Elastomerfeder sind zwischen dem Metallteil 6′ und dem Metallteil 7′ zwei kugelkalottenförmige Elastomerschich­ ten 8 a′ und 8 b′ vorgesehen, zwischen denen eine kugel­ schalenförmige Metallschicht 6 a′ liegt. Dabei ist die Dicke d 1 der Elastomerschicht 8 a′ etwas kleiner als die Dicke d 2 der Elastomerschicht 8 b′ mit dem größeren Kugelradius. Die zusätzliche Elastomerschicht 10′ zwischen den Metallteilen 7′ und 9′ ist auch bei dieser Ausführungsform trogförmig gestaltet und setzt sich aus im wesentlichen ebenen Teilschichten 10 a′, 10 b′, 10 c′ zusammen, die gegeneinander geneigt angeordnet sind.

Um die Federeigenschaften weiterhin zu variieren, können die kugelförmigen Oberflächen der Metallteile 6 und 7 bzw. 6′ und 7′ auch etwas exzentrisch zueinander ange­ ordnet sein, so daß sich die Dicke der dazwischenliegen­ den Elastomerschicht von der Mitte nach den Rändern zu verändert. Zum Ausgleich der Schubbeanspruchung bei mehreren teilkugelschalenförmigen, konzentrisch zuein­ ander angeordneten Elastomerschichten, können, statt die Schichten unterschiedlich dick zu machen, auch Elastome­ re mit unterschiedlicher Elastizität verwendet werden. Als Elastomere können natürlicher oder synthetischer Gummi oder gummielastische Kunststoffe verwendet werden, wobei Voraussetzung ist, daß sich das Elastomer mit Metallen fest verbinden läßt.

Claims (7)

1. Primärfederung für Schienenfahrzeuge, bei der jedes Achslagergehäuse in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig Tragarme aufweist und sich zwischen diesen Tragarmen und dem Drehgestellrahmen bzw. dem Wagenkasten jeweils auf der einen Seite eine in senkrechter Richtung weiche Feder und auf der anderen Seite eine auf ihre horizonta­ len Federeigenschaften ausgelegte Elastomerfeder befin­ det, bei der zwischen nichtebene Flächen eine Schicht aus elastomeren Material liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerfeder (5) mindestens eine teilkugel­ schalenförmige ausgebildete Schicht (8) aus elastomerem Material aufweist, die symmetrisch zur senkrechten Richtung zwischen Teilkugeloberflächen mit im wesent­ lichen gleichen Mittelpunkten aufweisenden Metallteilen (6, 7) angeordnet ist, sowie zusätzlich eine weitere Schicht (10) aus elastomerem Material, die ebene, in horizontaler Richtung liegende Begrenzungsflächen auf­ weist, oder trogförmig mit in horizontaler Richtung liegender Trogachse ausgebildet ist.

2. Primärfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerfeder (5) zwei oder mehr teilkugelscha­ lenförmig ausgebildete, zueinander konzentrische Schich­ ten (8 a, 8 b) aus elastomerem Material aufweist.

3. Primärfederung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zusätzliche elastomere Schicht (10) unter den teilkugelschalenförmigen Schichten (8, 8 a, 8 b) angeordnet ist.

4. Primärfederung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d 1, d 2) der teilkugelschalenförmigen elastomeren Schichten (8 a, 8 b) mit dem Kugelradius zunimmt.

5. Primärfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmige ausge­ bildete zusätzliche elastomere Schicht (10) aus zwei oder mehr gegeneinander geneigt angeordneten Teil­ schichten (10 a, 10 b, 10 c) mit ebenen Begrenzungsflächen besteht.

6. Primärfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmig ausgebilde­ te zusätzliche elastomere Schicht als Zylinderhalbschale ausgebildet ist.

7. Primärfederung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Trogweite der zusätzlichen elastomeren Schicht von der Mitte der Elastomerfeder an nach beiden Richtungen der Trogachse verändert.