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Regeleinrichtung für eine Gasfederung von Fahrzeugen Die Erfindung
betrifft eine Regeleinrichtung für eine Gasfederung von Fahrzeugen. Die Gasfederung
wird im Fahrzeugbau in steigendem Maß eingesetzt werden, und zwar in erster Linie
mit Rücksicht auf ihre guter Federungseigenschaften, die durch keinerlei innere
Reibung der Federung beeinflußt werden, sowie mit Rücksicht auf den einfachen Aufbau
dieser Federung. Sie hat außerdem den Vorteil, daß sie bei geringer Bauhöhe sehr
weich gestaltet werden kann.
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Neben guten Federungseigenschaften und einfachem Aufbau hat die Gasfederung
noch den weiteren Vorteil, daß sie in verhältnismäßig einfacher Weise durch härteres
oder weicheres Aufpumpen beispielsweise eines einfachen elastischen Balges dem jeweiligen
Ladezustand des Fahrzeuges angepaßt werden kann. Eine derartige Anpaßbarkeit der
Federung ist von wesentlicher Bedeutung, da hierdurch trotz Änderungen des Ladezustandes
eine gleichbleibende Höhenlage des abgefederten Fahrzeugteiles gegenüber dem nicht
abgefederten Teil gewährleistet werden kann. Das ist im Kraftfahrzeugbau - z. B.
im Omnibusbau - mit Rücksicht auf die Wahrung gleicher Einstiegshöhe erwünscht
und
im Schienenfahrzeugbau mit Rücksicht auf die Konstanthaltung der Pufferhöhe über
der Schienenoberkante unbedingt erforderlich. Die Regelung der Gasfederung in Abhängigkeit
vom Ladezustand des Fahrzeuges erfolgt bei bekannten Anordnungen dadurch, daß beispielsweise
ein Luftfederelement leitungsmäßig mit einem Regelorgan verbunden ist. Dieses Regelorgan
schließt bei größer werdender Belastung das Luftfederelement an einen Druckbehälter
oder an das Druckluftnetz des Fahrzeuges an und gibt die Verbindung zwischen dem
Luftfederelement und dem Druckbehälter so lange frei, bis das Luftpolster des Luftfederelementes
sein ursprüngliches, unter der zunehmenden Belastung kleiner gewordenes Volumen
wieder einnimmt. Bei abnehmender Belastung verbindet das Regelorgan das Luftfederelement
mit der Außenluft, und zwar so lange, bis durch Entweichen von Luft das Luftpolster
sein unter der abnehmenden Belastung größer gewordenes ursprüngliches Volumen wieder
eingenommen hat.
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Mit Rücksicht auf die Laufeigenschaften des Fahrzeuges und um nicht
während der Fahrt in häufigem Wechsel Luft. zupumpen oder ablassen zu müssen, sind
die bekannten Gasfederungen auch mit einem besondreren Verzögerungsorgan versehen.
Dieses hat die Aufgabe; ein Ansprechen des Regelorgans bei nur kurzzeitig im wesentlichen
lotrecht wirksamen Stößen, wie sie beispielsweise infolge Fahrbahnunebenheiten auftreten,
zu verhindern und dadurch zur Stabilisierung und Beruhigung des Fahrzeuglaufes beizutragen.
Die Wirksamkeit des Verzögerungsorgans wird erst dann ausgeschaltet bzw. das Regelorgan
spricht erst dann an, wenn die Belastung der Gasfederung sich über längere Zeit
hinweg geändert hat, was beispielsweise beim Zu- oder Aussteigen von Fahrgästen
eintritt.
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Bekannte Anordnungen haben den Nachteil, daß zwar Regel- und Verzögerungsorgane
vorhanden sind und auch ihrer Aufgabe gerecht werden können, daß sie aber infolge
der Regelorgane und der Verzögerungsorgane aufwendig, vielteilig und kompliziert
werden. Das ist auch bei bekannten Regeleinrichtungen von Gasfedern der Fall, bei
denen Regelorgane und Verzögerungsorgane zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt
sind. Es ist z. B. eine Anordnung bekannt, bei der ein dreiflügeliger Drehkolben
mit zwei Flügeln eine Dämpfungsflüssigkeit durch Drosselbohrungen des Kolbengehäuses
verdrängen und mit dem dritten Flügel ein Gaseinlaßventil und ein Gasauslaßventil
beeinflussen kann, wodurch die Gasfeder nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit
an den Gaseinlaß bzw. Gasauslaß angeschlossen wird oder von beiden abgesperrt ist.
Bei dieser Anordnung ist insbesondere der dreiflügelige Drehkolben als relativ kompliziertes
Guß- oder Bearbeitungsteil und der Umstand von Nachteil, daß Verzögerungsteil und
Steuerungsteil mit verschiedenen Betriebsmitteln, Flüssigkeit und Gas, arbeiten.
Eine andere bekannte Regeleinrichtung für Gasfedern mit baulicher Vereinigung von
Regelorgan und Verzögerungsorgan arbeitet ebenfalls im Regel- und Verzögerungsteil
mit verschiedenen Betriebsmitteln, nämlich mit Luft und Flüssigkeit; diese Anordnung
ist also auch aufwendiger als die Einrichtung nach der Erfindung.
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In Erkenntnis der Nachteile der bekannten Anordnungen liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine baulich einfachere Regeleinrichtung zu schaffen, und
zwar ausgehend von einer Regeleinrichtung für eine Gasfederung von Fahrzeugen mit
einem Steuerorgan zur Steuerung der Füllung der Gasfederung und mit einem Verzögerungsorgan,
welches kurzzeitig im wesentlichen lotrecht wirkende Stöße von dem Steuerorgan fernhält
und mit diesem zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt ist.
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Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß in einem am einen Fahrzeugteil
gehaltenen, einen Gasauslaß, einen Gaseinlaß und einen Federanschluß aufweisenden
Zylinder ein vom zweiten Fahrzeugteil beeinflußter Kolben gleitbar gelagert ist,
dessen Querbohrungen in Verbindung mit dem Gasauslaß, dem Gaseinlaß und dem Federanschluß
des Zylinders den Steuerteil der Regeleinrichtung bilden und dessen mindestens eine
Längsbohrung die beiden Zylinderräume beiderseits des Kolbens miteinander verbindet
und den Verzögerungsteil der Regeleinrichtung bildet.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung ist einfacher als bekannte Anordnungen,
weil sie nur mit einem einzigen Kolben auskommt, der in üblicher einfacher Weise
zylindrisch sein kann und die erforderlichen Steuerungsvorgänge lediglich durch
die Anbringung entsprechender Bohrungen darstellen kann.
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Die Anwendung durchbohrter Kolben als Steuerungsorgane bei Gasfedern
ist zwar nicht mehr neu, jedoch erfüllen bekannte derartige Kolben nicht die Aufgabe,
die der Kolben bei der Einrichtung gemäß der Erfindung erfüllt. So ist z. B. eine
Gasfeder mit Kolben und Zylinder als Federelement bekannt, deren federndes Gasvolumen
im Zylinder durch das Gasvolumen eines Zusatzbehälters zu vergrößern ist, indem
der Zusatzbehälter über eine Längsbohrung des Kolbens der Gasfeder an den Zylinderraum
mit dem eigentlichen federnden Gasvolumen anschließbar ist. Besondere Drosselbohrungen
zur Verzögerung einer Ansprechzeit sind hier nicht vorgesehen. Außerdem handelt
es sich um den Kolben einer Gasfeder, selbst und nicht um den Kolben einer von der
eigentlichen Gasfeder getrennten Einrichtung mit Steuerungs- und Verzögerungsteil.
Diese Überlegungen gelten im wesentlichen auch für eine besondere Ausgestaltung
der genannten Anordnung, bei der der Kolben selbst das Zusatzgasvolumen- einschließt.
Zu erwähnen sind hier auch noch die Kolben reiner Verzögerungseinrichtungen, deren
Drosselbohrungen die mit flüssigem Medium gefüllten Zylinderräume zu beiden Seiten
des Kolbens miteinander verbinden. Auch wenn hier, wie es bekannt ist, der Kolben
der Verzögerungseinrichtung und der Kolben der Steuereinrichtung
starr
miteinander verbunden sind und die Gehäuse beider Einrichtungen eine bauliche Einheit
bilden, so sind doch die jeweiligen Kolben und die jeweiligen Gehäuse deutlich gegeneinander
abgesetzt, und es liegt eine reine Verzögerungseinrichtung und eine reine Steuereinrichtung
vor und nicht, wie bei der vorliegenden Erfindung, ein einziger Kolben als Teil
einer Verzögerungs- und einer Steuereinrichtung.
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Schließlich ist noch ein älteres Schutzrecht zu erwähnen, dessen Gegenstand
zwar die Zusammenfassung des Steuerorgans und eines Kurvenneigungsreglers zu einer
baulichen Einheit ist. Das ältere Schutzrecht ist jedoch nichtvorveröffentlicht,
und ein Kurvenneigungsregler ist sowohl aufgabenmäßig als auch funktionsmäßig als
auch schließlich in der Regel bezüglich seiner baulichen Merkmale ein wesentlich
anderes Bauteil als ein bei der Erfindung verwendetes Verzögerungsorgan.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Beeinflussung
des Kolbens von einem Fahrzeugteil über eine federnd ausgebildete Kolbenstange,
für welches Merkmal mit Rücksicht 'auf das Bekanntlein derartiger Bauteile an sich
kein selbständiger Patentschutz geltend gemacht wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch im Schnittdargestellt,
wobei mit Rücksicht auf die zeichnerische Darstellungsmöglichkeit die gegeneinander
abzufedernden Teile und das eigentliche Federelement in kleinerem Maßstab dargestellt
sind als die übrigen Teile der Anordnung.
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Der Wagenkasten I eines Schienenfahrzeuges ist auf dem Rahmen 2 eines
Drehgestells des Fahrzeuges über ein Luftfederelement 3 abgestützt. Als Luftfederelement
ist ein mit Luft gefüllter Balg aus einem elastischen Werkstoff vorgesehen. Das
Luftfederelement kann natürlich auch in zweckentsprechend anderer Weise ausgebildet
sein., beispielsweise als ein in einem Zylinder geführter Kolben, wobei der Kolben
in dem Zylinder in Verbindung mit der Zylinderwand ein Luftpolster ein.-schließt
und eines der beiden Teile mit dem Rahmen 2 und das andere Teil mit dem Wagenkasten
I verbunden ist. Der Luftfederbalg 3 ist über eine Leitung 4 an den Anschlußstutzen
5 eines Steuer- und Verzögerungsorgans 6 angeschlossen. Das Steuer- und; Verzögerungsorgan
besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 7 und aus einem in diesem geführten Kolben
B. Der Zylinder ist am Wagenkasten I befestigt. Er ist außer mit dem Anschlußstutzen
.5 mit einem weiteren Anschlußstutzen 9 und einer Bohrung Io versehen. Über den
Anschlußstutzen 9 steht der Zylinder 7 mit einem Preßluftbehälter II in Verbindung,
in dem ein höherer Luftdruck herrscht .als in dem Luftfederbalg 3. Die Bohrung Io
mündet ins Freie. Der Kolben 8 des Steuer- und Verzögerungsorgans 6 ist mit gegenüber
der horizontalen Querebene des Steuer- und Verzögerungsorgans 6 geneigten Bohrungen
12, 13 versehen. Eine lotrechte Bohrung 14., deren Querschnitt im Vergleich zum
Querschnitt des Kolbens klein ist, verbindet die Zylinderräume 15, 16 beiderseits
des Kolbens 8 miteinander. Diese Zylinderräume sind mit einem Preßmittel - z. B.
Flüssigkeit - gefüllt. An dem Kolben 8 greift eine Kolbenstange 17 an. Diese Kolbenstange
ist durch den Deckel 18 des Zylinders 7 hindurchgeführt. Sie ist an ihrem unteren
Ende mit einem Bund I9 in einer Bohrung 2o einer Hülse 21 lotrecht gleitend und
drehbeweglich geführt. Die Hülse 21 ist mit einem unteren Auge 22 und mittels eines
Querbolzens 23 am Rahmen 2 des Drehgestells angelenkt. In der Hülse 21 sitzt koaxial
zu der Kolbenstange 17 eine Schraubenfeder 24. Diese stützt sich mit ihrem unteren
Ende auf einer Scherbe 25 ab, die verschieblich auf der Kolbenstange sitzt. Mit
ihrem oberen Ende stützt sich die Schraubenfeder 24 .auf einem Federteller 26 ab;
der auf der Kolbenstange 17 verschieblich ist. Bei normalem Abstand zwischen den
Wagenkasten I und dem Drehgestellrahmen 2 liegt der Federteller 26 unter der Wirkung
der vorgespannten Schraubenfeder 24 an dem Deckel 27 der Hülse 21 an, und die Scheibe
25 liegt auf dem Bund 19 der Kolbenstange 17 auf.
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Der Kolben 8 nimmt bei normalem Abstand zwischen dem Wagenkasten I
und dem Drehgestellrahmen 2 die gezeichnete Stellung ein. Die Oberkante der Bohrung
13 befindet sich dabei auf der dem Ansehlußstutzen 9 zugewandten. Seite von diesem
Anschlußstutzen und auf der dem Anschlußstutzen 5 zugewandten Seite von dies,- Anschlußstutzen
in der gleichen Entfernung wie die Unterkante der Bohrung 12 auf der jeweiligen
Seite von dem Anschlußstutzen 5 bzw. der Bohrung Io.
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Werden vom Drehgestellrahmen 2 z. B. infolge Schienenunebenheiten
kurzzeitige, in Richtung der Längsachse des Steuer- und Verzögerungsorgans gerichtete
Stöße in die Hülse 21 eingeleitet, so dr'ückt diese über die Scheibe 25 gegen die
Feder 24. Der Kolben 8, die Kolbenstange 17 und der Federteller 26 verändern ihre
Lage nicht, da bei kurzzeitigen Stößen infolge des kleinen Querschnittes der Bohrung
I4 kein Druckmittel über die Bohrung I4 des Kolbens 8 aus den Zylinderraum 15 in
den Zylinderraum 16 entweichen kann. Da die Hülse 2I gegen die Feder 24 drückt,
der Federteller 26 jedoch seine Lage beibehält, wird die Feder zusammengedrückt
und gespannt. Sie kann sich, da der auf ihr lastende Druck bald wieder nachläßt,
wieder entspannen und die Scheibe 25 sowie die Hülse 21 ;in ihre Ausgangsstellung
zurückbringen. Das Sinngemäße gilt für dien Fall, daß ein kurzzeitiger Entladungsstoß
auftritt. Hierbei wird dlie Hülse 21 nach unten bewegt, wobei die Feder 24 mittels
dies Federtellers 26 gespannt wird und der Kalben 8@seine Lage unverändert beibehält.
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Kurzzeitig wirksame Stöße werden somit gefedert aufgenommen, ohne
daß die Stellung des Kolbens 8 in dien Zylinder 7 eine Veränderung erfährt.
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Es wird nun angenommen, daß Fahrgäste in den Wagenkasten einsteigen.
Der Abstand zwischen dem Wagenkasten i und dem Drdigestellrahmen 2 verringert sich,
und das Federelement 3 wird zu-:ammengedrückt. Die Wirkungsweise ist nunmehr
zunächst
die gleiche, wie sie oben für kurzzeitige Stöße beschrieben wurde. Die Kraftwirkung
hört aber nicht nach kurzer Zeit wieder auf. Trotzdem hat die gespannte Feder 24
das Bestreben, sich zu entspannen. Das ist dadurch möglich, daß bei länger anhaltendem
Federdruck der Kolben 8 so lange nach oben gedrückt wird. und Druckmittel über die
Bohrung 14 von dem Zylinderraum 15 in den Zylinderraum 16 drängt, biss der Kolben
eine Stellung erreicht hat, die der entspannten Feder 24 entspricht. Hierbei wird
der Punkt erreicht, in dem die Bohrung I3 des Kolbens 8 das Luftfederelement 3 an
den Luftbehälter r I anschließt. Da in dem Luftbehälter II einhöherer Druck als
im Luftfederelement 3 herrscht, strömt Luft von dem Luftbehälter II in das Federelement
3. Der bei der Verringerung des Abstandes zwischen dem Wagenkasten, I und dem Drehgestellrahmen
2 volumenmäßig kleiner gewordene Federbalg 3 wird hierdurch wieder auf :sein ursprüngliches
Volumen gebracht. Das bedeutet die Herstellung des ursprünglichen Abstandes zwischen
den Teilen I und 2. Der Kolben 8 wird, dabei bezüglich des Zylinders 7 nach unten
bewegt, wobei Druckmittel von dem Zylinderraum 16 zurück in den Zylinderraum 15
strömt. Während dieses Vorganges, d. h. beim Erreichen des Ausgangszustandes, wird
die Verbindung zwischen Federelement 3 und Druckbehälter II wieder unterbrochen.
Die Feder 24 wird beim Nachuntenbewegen des Kolbens nicht mehr gespannt.
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Der oben beschriebene Vorgang gilt sinngemäß für den Fall, daß Fahrgäste
aussteigen, was zunächst eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Wagenkasten
I und dem Drehgestellrahmen 2 bedeutet. Der Kolben 8 wird dann bezüglich des Zylinders
7 nach unten bewegt. Die Bohrung 12 des Kolbens 8 stellt eine Verbindung der Luftfeder
3 über die Bohrung Io mit der Außenluft her. Aus der Luftfeder 3 kann so lange Luft
entweichen, bis der ursprüngliche Abstand zwischen Wagenkasten I und Drehgestellrahmen
2 wiederhergestellt ist. Die Bewegungen des Kolbens 8 gegenüber dem Zylinder 7 werden
begrenzt durch Anschläge 28, 29 in Verbindung mit dem unteren Kolbenboden bzw. einer
oberen Querschnittsverringerung des Kolbens.