DE3606325A1 - Laufwerkfederung fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufwerkfederung für Schienenfahrzeuge mit mindestens zwei Gummirollfedern, die jeweils zwischen einem Dorn und einer Glocke angeordnet sind.

Laufwerkfederungen der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt. Sie haben den Nachteil, daß die Gummirollfeder einen begrenzten Federweg in senkrechter Richtung, d. h. in Richtung ihrer Abrollbewegung zwischen Dorn und Glocke hat und außerdem quer zu dieser Hauptfederrichtung sehr steif ist. Dies ergibt sich daraus, daß in dieser Richtung der Werkstoff der Gummirollfeder vorwiegend auf Druck beansprucht wird. Außerdem ist die Federwirkung in allen Richtungen quer zur Hauptfederrichtung gleich.

Bei derartigen Laufwerkfederungen kann einerseits die Begrenzung des Federweges in Hauptfederrichtung nachteilig sein; andererseits ist insbesondere die ungenügende und in Fahrzeuglängs- und -querrichtung gleiche Federwirkung für das Laufverhalten des Schienenfahrzeugs unzureichend, weil keine optimale Abfederung und Dämpfung insbesondere der seitlichen Anlaufstöße der Räder an den Schienen möglich ist. Auch eine radiale Einstellung der Laufwerke oder Radsätze bei Bogenfahrt ist bei der bekannten Anordnung nicht möglich. Somit ist sowohl der Fahrkomfort als auch das Verschleißverhalten der bekannten Anordnungen ungenügend.

Um diese Nachteile der eingangs beschriebenen Laufwerkfederung zu vermeiden, ist eine Vielzahl von Konstruktionen bekannt, bei denen Gummirollfedern mit Gummischichtfedern, Stahlfedern, Luftfedern und Lenker- bzw. Hebelanordnungen kombiniert sind, um die als Hauptfederelement eingesetzte Gummirollfeder mit ihren positiven Eigenschaften einsetzen zu können und ihre Nachteile hinsichtlich ihrer Steifigkeit in quer zur Hauptfederrichtung liegender Richtung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laufwerkfederung mit mindestens zwei Gummirollfedern zu schaffen, die mit geringstmöglichem Aufwand eine optimale Einstellmöglichkeit der Laufwerke in Fahrzeuglängs- und -querrichtung gestattet und einen größeren Federweg in Hauptfederrichtung hat.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der zwischen zwei benachbarten Gummirollfedern angeordnete Dorn mit der ebenfalls zwischen diesen beiden Gummirollfedern angeordneten Glocke verbunden ist.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt sich eine Hintereinanderschaltung der Gummirollfedern, durch die einerseits deren Federweg in Hauptfederrichtung vergrößert und andererseits eine Möglichkeit zur Beeinflussung der quer dazu wirkenden Steifigkeiten geschaffen wird, indem sich die miteinander verbundenen Teile (Glocke und Dorn) um eine rechtwinklig zur Hauptfederrichtung liegende Achse verdrehen können. Diese Verdrehung bewirkt eine Beanspruchung beider Gummirollfedern im wesentlichen auf Schub, wobei diese Schubbeanspruchung zu einer geringeren Steifigkeit führt als eine Druckbeanspruchung der Gummirollfeder, so daß die erfindungsgemäße Federkombination quer zur Hauptfederrichtung weicher ist. Insbesondere über die wirksamen Hebelarmlängen läßt sich die Steifigkeit der erfindungsgemäßen Laufwerkfederung quer zur Hauptfederrichtung einstellen und den jeweiligen Erfordernissen anpassen.

Um bei der erfindungsgemäßen Laufwerkfederung unterschiedliche Steifigkeiten in Fahrzeuglängs- und -querrichtung zu schaffen, weist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mindestens eine der Gummirollfedern eine von der kreisrunden Ringform abweichende Form auf.

Dasselbe Ergebnis läßt sich erzielen, wenn erfindungsgemäß mindestens zwei Gummirollfederanordnungen parallel wirkend nebeneinander angeordnet werden, wobei die jeweils miteinander verbundenen Dorne und Glocken ihrerseits miteinander durch einen Balken momentenschlüssig verbunden sind.

Der Balken kann gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung elastisch ausgebildet bzw. elastisch mit mindestens einer der Glocken verbunden sein. Je elastischer der Balken bzw. die Verbindung ausgebildet ist, um so weicher ist die Federanordnung in Balkenlängsrichtung, d. h. vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung.

Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung der Federsteifigkeit quer zur Hauptfederrichtung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Beweglichkeit der mit einem Dorn verbundenen Glocke in der quer zur Hauptfederrichtung liegenden Ebene durch Anschläge begrenzt ist. Je größer die Bewegungsmöglichkeit der Glocke ist, um so weicher ist die Federandordnung in dieser Richtung. Auch auf diese Weise lassen sich somit unterschiedliche Steifigkeiten bei einer Belastung der Federanordnung in einer Ebene erzielen, die quer zur Hauptfederrichtung liegt, wobei es in der Praxis insbesondere auf die Steifigkeit in Fahrzeuglängs- und in Fahrzeugquerrichtung ankommt.

Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, die Anschläge elastisch auszubilden. Durch derartige elastische Anschläge wird die Härteänderung der Federung quer zur Hauptfederrichtung bei Anlage am Anschlag verringert, so daß nicht nur durch unterschiedliche Abstände zwischen Glocke und Anschlag, sondern auch durch unterschiedliche Elastizitäten der Anschläge eine Anpassungsmöglichkeit der Federkennlinie an den jeweiligen Bedarfsfall möglich ist. Insgesamt stehen somit bei der erfindungsgemäßen Federanordnung ausreichende Möglichkeiten zur Beeinflussung der Federkennlinie bei einer Beanspruchung der Gummirollfedern quer zu ihrer Hauptfederrichtung zur Verfügung.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Laufwerkfederung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Laufwerkfederung,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Laufwerkfederung gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform mit ovaler Gummirollfeder,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform mit zwei nebeneinander angeordneten und parallel wirkenden Gummirollfederanordnungen,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Laufwerkfederung nach Fig. 4 und

Fig. 6 einen waagerechten Schnitt durch die Laufwerkfederung nach den Fig. 4 und 5 entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 4.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ist ein Teil eines Drehgestellrahmens 1 zu erkennen, der über jeweils eine Laufwerkfederung auf den Achszapfen 2 a mindestens zweier Achsen 2 abgestützt ist. In den Zeichnungen ist jeweils ein Rad 2 b einer Achse 2 zu erkennen.

Der Drehgestellrahmen 1 ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 sowie bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 3 mit paarweise angeordneten Achshaltern 3 versehen, welche die Führung zwischen Drehgestellrahmen 1 und Achse 2 übernehmen. Um ein ungewolltes Abheben des Drehgestellrahmens 1 von den Achsen 2 zu verhindern und den Drehgestellrahmen 1 zu verstärken, sind die zusammenwirkenden Achshalter 3 durch einen Achshalterschlüssel 4 miteinander verbunden.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Laufwerkfederung umfaßt zwei übereinander angeordnete Gummirollfedern 5 a und 5 b. Die untere Gummirollfeder 5 a ist auf einem Dorn 6 angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel zugleich als Achslagergehäuse ausgebildet ist, jedoch auch als Adapter ausgelegt sein kann, der sich auf dem Achslager abstützt. Auf der unteren Gummirollfeder 5 a liegt als oberes Federgehäuse eine Glocke 7, die mit dem Dorn 8 für die obere Gummirollfeder 5 b verbunden ist. Bei der Darstellung in Fig. 1 sind die Glocke 7 und der Dorn 8 einstückig ausgebildet. Auf der oberen Gummirollfeder 5 b stützt sich schließlich eine Glocke 9 ab, die fest am Drehgestellrahmen 1 angeordnet ist.

Durch die voranstehend beschriebene Anordnung ergibt sich eine Hintereinanderschaltung der Gummirollfedern 5 a und 5 b, wobei jede dieser Gummirollfedern 5 a und 5 b bei identischer Ausbildung die Hälfte des senkrechten Federweges übernimmt. Hierdurch sind die Abmessungen jeder Gummirollfeder 5 a bzw. 5 b, insbesondere bezüglich ihrer Höhe und ihres Durchmessers derart günstig, daß die Gummirollfedern 5 a und 5 b über den Achslagern angeordnet werden können. Außerdem läßt sich aufgrund dieser Hintereinanderschaltung der beiden Gummirollfedern 5 a und 5 b ein ausreichender Federweg in senkrechter Richtung, d. h. in Hauptfederrichtung erzielen.

Durch die Verbindung der Glocke 7 für die untere Gummirollfeder 5 a mit dem Dorn 8 für die obere Gummirollfeder 5 b ergibt sich die Möglichkeit, daß sich diese beiden Teile in der Art eines stehenden Pendels um eine rechtwinklig zur Hauptfederrichtung liegende Achse bewegen. Diese Bewegung bewirkt eine Beanspruchung beider Gummirollfedern 5 a und 5 b im wesentlichen auf Schub und eine Elastizität der Laufwerkfederung quer zur Hauptfederrichtung, wobei durch die Schubbeanspruchung der Gummirollfedern 5 a und 5 b Rückstellkräfte entstehen. Die Laufwerkfederung kann somit in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeuglängsrichtung auftretende Relativbewegungen zwischen Drehgestellrahmen 1 und Achse 2 aufnehmen, die insbesondere zur optimalen Abfederung und Dämpfung insbesondere der seitlichen Anlaufstöße der Räder 2 b an den Schienen und zur radialen Einstellung der Radsätze bei Bogenfahrt erforderlich sind.

Um unterschiedliche Steifigkeiten der Laufwerkfederung in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zu schaffen, können die Gummirollfedern 5 a und 5 b eine von der kreisrunden Ringform abweichende Form aufweisen. Während die Gummirollfedern 5 a und 5 b beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 kreisringförmig ausgeführt sind, zeigt die Abwandlung nach Fig. 3 eine ovale Ausbildung der Gummirollfedern 5 a und 5 b und damit auch der Dorne 6 und 8 bzw. Glocken 7 und 9. Da die größere Achse der ovalen Form in Fahrzeuglängsrichtung liegt, ergibt sich in dieser Richtung eine höhere Steifigkeit als in Fahrzeugquerrichtung.

Bei der dritten Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 sind zwei Gummirollfederanordnungen parallel wirkend nebeneinander angeordnet. Der Dorn 6 der unteren Gummirollfedern 5 a liegt hierbei auf einem in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Tragstück 10 des Achslagergehäuses 11 auf, wogegen die Glocken 9 der oberen Gummirollfedern 5 b am Drehgestellrahmen 1 befestigt sind. Wie aus den Fig. 4 und 6 hervorgeht, können in diesem Fall die jeweils miteinander verbundenen Glocken 7 und Dorne 8 ihrerseits miteinander durch einen Balken 12 momentschlüssig verbunden sein, wodurch sich ebenfalls eine unterschiedliche Steifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung ergibt. Um die Steifigkeiten zu beeinflussen, kann der Balken 12 elastisch ausgebildet bzw. elastisch mit mindestens einer der Glocken 7 verbunden sein. Gemäß Fig. 4 ist zwischen dem linken Ende des Balkens 12 und der zugehörigen Glocke 7 ein elastisches Zwischenelement 13 angeordnet.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 ist schließlich dargestellt, daß die Beweglichkeit der mit dem Dorn 8 verbundenen Glocke 7 einer der beiden zu einer Achse 2 gehörenden Gummirollfederanordnungen durch einen Anschlag 14 a begrenzt ist, der auch als elastischer Anschlag 14 b ausgebildet sein kann. Auch auf diese Weise lassen sich somit unterschiedliche Steifigkeiten in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung erzielen, wobei die Federanordnung um so weicher ist, je größer die Bewegungsmöglichkeit der Glocke 7 ist. Um die notwendige Führung des Achslagergehäuses 11 sicherzustellen, ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 auch die obere Glocke 9 mit einem Anschlag 15 a bzw. 15 b versehen.

Bei sämtlichen Ausführungsformen übertragen die übereinanderliegenden Gummirollfedern 5 a und 5 b die senkrechte Federung sowie alle Quer- und Längskräfte vom Radsatz zum Drehgestellrahmen 1. Außerdem lassen die Gummirollfedern 5 a und 5 b die notwendigen Längs- und Querwege zu, um Achseinstellungen bei Bogenfahrt und die Dämpfung von Anlaufstößen zu ermöglichen, wobei die Gummirollfedern 5 a und 5 b zugleich die notwendigen Rückstellkräfte erzeugen, um den Radsatz stets in seine Mittelstellung zurückzuführen.

Da bei ansteigender Belastung der voranstehend beschriebenen Laufwerkfederung die Länge des stehenden Pendels durch zunehmende Einfederung kleiner wird, d. h. mit zunehmender Last sich eine Pendelverkürzung ergibt, werden die Rückstellkräfte anteilmäßig zu dieser Last größer, so daß sich trotz der einfachen und kompakten Konstruktion sowohl der Laufwerkfederung als auch der Aufhängepunkte am Drehgestellrahmen eine optimale Funktion ergibt.

Die voranstehend beschriebene Laufwerkfederung kann nicht nur für die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Drehgestelle, sondern auch für zweiachsige Schienenfahrzeuge verwendet werden. Sie ist sowohl als Primärfederung als auch als Sekundärfederung von Reisezugwagen-Drehgestellen einsetzbar und kann darüber hinaus als Abfederung von Lokomotivkasten gegenüber Trieb-Laufdrehgestellen oder Einzelachsen verwendet werden.

• Bezugsziffernliste:  1 Drehgestellrahmen
   2 Achse
   2 a Achszapfen
   2 b Rad
   3 Achshalter
   4 Achshalterschlüssel
   5 a Gummirollfeder
   5 b Gummirollfeder
   6 Dorn
   7 Glocke
   8 Dorn
   9 Glocke
  10 Tragstück
  11 Achslagergehäuse
  12 Balken
  13 Zwischenelement
  14 a Anschlag
  14 b Anschlag
  15 a Anschlag
  15 b Anschlag

Claims (6)

1. Laufwerkfederung für Schienenfahrzeuge mit mindestens zwei Gummirollfedern, die jeweils zwischen einem Dorn und einer Glocke angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der zwischen zwei benachbarten Gummirollfedern (5 a, 5 b) angeordnete Dorn (8) mit der ebenfalls zwischen diesen beiden Gummirollfedern (5 a, 5 b) angeordneten Glocke (7) verbunden ist.

2. Laufwerkfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Gummirollfedern (5 a, 5 b) eine von der kreisrunden Ringform abweichende Form aufweist.

3. Laufwerkfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Gummirollfederanordnungen parallel wirkend nebeneinander angeordnet sind, wobei die jeweils miteinander verbundenen Dorne (8) und Glocken (7) ihrerseits miteinander durch einen Balken (12) momentenschlüssig verbunden sind.

4. Laufwerkfederung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (12) elastisch ausgebildet bzw. elastisch mit mindestens einer der Glocken (7) verbunden ist.

5. Laufwerkfederung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beweglichkeit der mit einem Dorn (8) verbundenen Glocke (7) in der quer zur Hauptfederrichtung liegenden Ebene durch Anschläge (14 a, 14 b) begrenzt ist.

6. Laufwerkfederung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (14 b) elastisch ausgebildet sind.