EP2000383A2 - Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug - Google Patents

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EP2000383A2
EP2000383A2 EP08104240A EP08104240A EP2000383A2 EP 2000383 A2 EP2000383 A2 EP 2000383A2 EP 08104240 A EP08104240 A EP 08104240A EP 08104240 A EP08104240 A EP 08104240A EP 2000383 A2 EP2000383 A2 EP 2000383A2
Authority
EP
European Patent Office
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spring
support
spring means
transverse
support surface
Prior art date
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EP08104240A
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English (en)
French (fr)
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EP2000383A3 (de
EP2000383B1 (de
Inventor
Andreas Wolf
Michael Wusching
Mario Bonk
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
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Priority to PL08104240T priority patent/PL2000383T3/pl
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Publication of EP2000383A3 publication Critical patent/EP2000383A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/04—Bolster supports or mountings
    • B61F5/06—Bolster supports or mountings incorporating metal springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/04—Bolster supports or mountings
    • B61F5/08—Bolster supports or mountings incorporating rubber springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/14—Side bearings

Definitions

  • the present invention relates to a spring arrangement for a vehicle, in particular a rail vehicle, with a first spring device and a second spring device.
  • the first spring device and the second spring device are arranged mechanically in series and designed to support a component of the vehicle on a further component of the vehicle in a support direction.
  • the first spring device has a first transverse rigidity in a transverse direction extending transversely to the support direction, while the second spring device has a second transverse rigidity in the transverse direction, which is smaller than the first transverse rigidity.
  • the invention further relates to a vehicle, in particular a rail vehicle with such a spring arrangement according to the invention.
  • the car body receiving the passengers is usually supported by at least one spring stage on the chassis in order to achieve acceptable driving characteristics while taking into account the comfort of the passengers.
  • chassis in the form of bogies are often used with a two-stage suspension.
  • a bogie frame is first supported on the wheel units via a so-called primary spring stage, while the car body is then supported on the bogie frame via a so-called secondary spring stage.
  • Both in the single-stage and in the two-stage suspension is usually a first spring means, usually one or more mechanically parallel arranged coil springs, used, which provides sufficient spring travel between the vehicle components concerned.
  • first spring means usually one or more mechanically parallel arranged coil springs, used, which provides sufficient spring travel between the vehicle components concerned.
  • second spring means is provided which has a lower transverse stiffness than the first spring means to allow transverse movements of the two vehicle components.
  • second spring devices are usually rubber spring elements, as for example from the EP 0 229 930 B1 is known.
  • the coil springs of the secondary spring stage are supported by rubber spring elements of approximately the same diameter on the bogie frame.
  • the rubber spring elements have next to the lower Transverse stiffness also has the advantage that they act vibration damping, so that in addition a reduction of the introduction of structure-borne noise is achieved in the car body.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a spring arrangement or a vehicle of the type mentioned above, which does not have the disadvantages mentioned above, or at least to a much lesser extent and in particular allows for low space requirements improved comfort properties of the suspension.
  • the present invention solves this problem starting from a spring arrangement according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
  • the present invention is based on the technical teaching that in a generic spring arrangement, despite a very compact design, in particular a small overall length in the support direction, an improvement in the comfort properties of the suspension achieved when the first spring means and mechanically arranged in series second spring means nested in the supporting direction. Due to the nested arrangement of the two spring devices, it is possible despite the mechanical serial arrangement to achieve a very compact design with a low total height in the supporting direction.
  • the nested arrangement makes it possible, in particular, to vary the height (dimension in the direction of support) of the softer in the transverse direction, the second spring means (in the limits dictated by the overall height of the spring assembly limits) almost arbitrarily, and among others To adjust the transverse stiffness according to the desired or required comfort properties of the suspension.
  • the present invention therefore relates to a spring arrangement for a vehicle, in particular a rail vehicle, having a first spring device and a second spring device, wherein the first spring device and the second spring device mechanically arranged in series and for supporting a component of the vehicle on another component of the vehicle are formed in a supporting direction.
  • the first spring device has a first transverse rigidity in a transverse direction extending transversely to the support direction, while the second spring device has a second transverse rigidity in the transverse direction, which is smaller than the first transverse rigidity.
  • the first spring means and the second spring means are arranged nested in the supporting direction.
  • connection between the first spring device and the second spring device can in principle be effected in any suitable manner.
  • the first and second spring means are designed in such a way that the first and second spring means can be placed directly on each other.
  • the second spring device itself has a corresponding design which directly provides the connection surfaces for the first spring device.
  • the first spring means and the second spring means are connected to each other via at least one designed as a separate component connecting element.
  • the two spring devices can then be easily designed in a conventional manner, so that therefore, if necessary, standard components can be used.
  • the connecting element can in principle be designed in any suitable manner (one or more parts) in order to ensure the nesting of the two spring devices. It is only necessary that the connecting element provides connection surfaces for the two spring devices, which are each arranged in such a way to each other, for example, in the direction of support are offset from each other, that the Intrusion of the envelope surface of a spring device is ensured in the envelope surface of the other spring device.
  • connection between the two spring devices and the connecting element can also basically be designed in any suitable manner.
  • a transversely facing connection surface may be provided.
  • a cylindrical connection surface (with a cylinder axis pointing in the direction of support) may be provided on which the rubber spring element is fastened, for example vulcanized on.
  • the connecting element is pot-shaped with an inner bottom portion and an outer edge portion.
  • the bottom portion has a bottom support surface and the edge portion has an edge support surface.
  • the bottom support surface and the edge support surface are spaced apart in the direction of support by a support surface distance and have in opposite, parallel to the direction of support directions.
  • the first spring device is supported on the bottom support surface and the second spring device on the edge support surface.
  • the first spring device is supported on the edge support surface and the second spring device is supported on the bottom support surface.
  • the first spring device preferably has a first end and a second end in the direction of support, while the connecting element has a first support surface for the second end of the first spring device and a second support surface for the second spring device.
  • the first support surface and the second support surface are spaced apart in the direction of support by a support surface distance and have in opposite, parallel to the support direction directions, wherein the first support surface is further away in the support direction from the first end of the first spring means than the second support surface.
  • the height of the second spring means and thus (for a given total height of the spring assembly) ultimately the support surface spacing and the resulting mutual penetration of the two spring means in the limits specified by the total height limits can basically be chosen arbitrarily according to the desired comfort properties .
  • a certain minimum amount of interleaving or penetration of the two spring devices is selected in order to achieve a sufficient height of the second spring device and thus correspondingly high comfort properties of the suspension.
  • the support surface spacing is therefore preferably at least 25%, preferably at least 50%, more preferably at least 75%, of the dimension of the second spring device in the support direction, so that the enveloping surfaces of the two spring devices penetrate correspondingly far into one another.
  • the transverse deflection of the second spring device can only be limited by the resulting from the deformation of the second spring means elastic restoring force.
  • a separate limitation of the transverse deflection is provided in order to achieve a defined limitation of the transverse deflection and / or a predefinable characteristic of the transverse rigidity and the resulting transverse deflection.
  • at least one stop device is provided, which is designed to limit the transverse deflection of at least one part of the second spring device with respect to the first spring device in the transverse direction.
  • the stop device limits the transverse deflection of only a part of the second spring device, while a further transverse deflection is possible over the other part (not limited by the stop device in its transverse deflection).
  • a deflection-dependent (for example progressive) characteristic of the transverse stiffness of the second spring device can be achieved.
  • any desired number of gradations of the stop surfaces can be provided at constant or varying intervals in order to achieve almost any desired characteristic of the transverse rigidity of the second spring device.
  • the transverse stiffness of the individual sections of the second spring device can be varied accordingly.
  • the entire second spring device experiences a transverse deflection until the transverse deflection of the lowermost section is limited by a stop.
  • a further transverse deflection then deform only the sections located above the lowermost portion until a further stop limits the transverse deflection of a central portion of the second spring means.
  • a further Quunterslenkung then deformed only located above the central portion top section until finally another stop limits its transverse deflection and thus limits the transverse deflection of the second spring device finally.
  • each stop Upon reaching each stop thereby increases the transverse stiffness of the second spring means.
  • the stop device can basically be designed in any suitable manner. In particular, it can be realized via separate components. Preferably, however, it is provided that at least part of the stop device is formed by the second spring device in order to realize a compact arrangement with few components. Preferably, it is accordingly provided that the first spring means and the second spring means are connected to each other via at least one connecting element and the stop means has at least a first stop surface and provided for cooperation with the first stop surface second stop surface, wherein the first stop surface on the second spring means and the second stop surface is formed on the connecting element.
  • the second spring device is supported in the support direction with its first end on the connecting element and the first stop surface in the support direction by at least 20%, preferably at least 35%, more preferably at least 50%, the dimension of the second spring means in the supporting direction of the first end of the second spring means is spaced.
  • This is a particularly favorable progression of the characteristic of the transverse rigidity achievable.
  • the first spring device can in principle be designed in any suitable manner.
  • any conventional spring elements can be used for the first spring device.
  • Particularly simple, robust and compact arrangements result if the first spring device comprises at least one spring element designed in the manner of a helical spring.
  • the first spring means and the second spring means are connected to each other via at least one connecting element and the connecting element takes over in conventionally, at least part of a transverse guide for the spring element, so that a particularly compact arrangement is created by this function integration (connection of the two spring means and transverse guide of the spring element).
  • the second spring device can basically be designed in any suitable manner.
  • any conventional spring elements for the second spring device can also be used here.
  • the second spring device comprises at least one plastic spring element, in particular a rubber spring element. This can ultimately be achieved with conventional components particularly favorable characteristics of the transverse stiffness of the spring assembly.
  • the second spring device is designed in the manner of a laminated spring element having at least two plastic layers and a separating layer, in particular a metal layer, arranged between the two plastic layers. This makes it possible to achieve particularly simple and robust designs.
  • the individual layers have different transverse rigidity in order to achieve a desired progressive characteristic of the transverse rigidity.
  • At least one stop means is provided which is adapted to limit the transverse deflection of at least a portion of the second spring means with respect to the first spring means in the transverse direction and the separating layer at least one stop surface of the stop means Are defined.
  • the ratio between the first transverse rigidity and the second transverse rigidity can basically be chosen arbitrarily. In particular, it may be selected depending on the dimensions of the two spring devices and the comfort properties to be achieved. It is preferably provided that the second transverse rigidity is at most 50%, preferably at most 35%, more preferably at most 20%, of the first transverse rigidity in order to achieve particularly favorable comfort properties (in particular with second spring devices of low height).
  • the interleaving of the two spring devices can be made as strong as desired.
  • the first spring device defines a first envelope surface
  • the second spring device defines a second envelope surface
  • the first spring device and the second spring device are arranged in such a nested manner that the first envelope surface and the second envelope surface in the Supporting direction by at least 20%, preferably at least 35%, more preferably at least 50%, the dimension of the second spring means in the support direction penetrate each other.
  • the present invention further relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, with a first component and a second component, which is supported on the first component via a spring arrangement according to the invention.
  • the spring arrangement according to the invention can be used, inter alia, both for a single-stage suspension as well as in a two- or multi-stage suspension for the primary suspension of the vehicle.
  • the use is particularly advantageous in connection with the secondary suspension of a multistage spring-loaded vehicle, since the realization of the comfort properties is only immediately at the transition to the passengers receiving car body under dynamic driving aspects of advantage.
  • the first component is therefore a car body of the vehicle and the second component is at least part of a chassis of the vehicle, in particular a chassis frame of a chassis of the vehicle.
  • the invention can be used in connection with any vehicles. However, their use is particularly advantageous in connection with light rail vehicles. This is especially true if this is at least partially formed in low-floor construction.
  • the following is with reference to the Figures 1 and 2 a first preferred embodiment of the vehicle according to the invention described.
  • the Figures 1 and 2 show schematic representations of a portion of a vehicle according to the invention in the form of a light rail vehicle 101 in low-floor construction.
  • the vehicle 101 comprises, as a first vehicle component, a chassis 102 on which a coach body 103 is supported as a second vehicle component.
  • the vehicle 101 includes a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis, which in the in the Figures 1 and 2 shown rest position of the vehicle 101 in the straight horizontal track parallel to the illustrated coordinate axes x, y, z extend.
  • the chassis 102 is formed in the manner of a bogie. It comprises two wheel sets 102.1, on whose wheel bearings a bogie frame 102.3 is supported in each case via a primary spring stage 102.2 in a support direction S (which runs parallel to the z-axis in the illustrated rest position).
  • the car body 103 is in turn on the in FIG. 2 closer spring assembly according to the invention in the form of a secondary spring stage 104 in the support direction S supported on the bogie 102.
  • the secondary spring stage 104 comprises a supported on the bogie 103 first spring means 104.1 and a mechanically arranged in series therewith second spring means 104.2, on which the car body 103 is supported.
  • the second spring device 104.2 is connected to the first spring device 104.1 via a connecting element 104.3.
  • the first spring device 104.1 comprises a first helical spring 104.4 and a second helical spring 104.5 arranged mechanically parallel and concentric thereto.
  • the second spring means 104.2 is designed in the form of a well-known annular layer spring made of plastic (here rubber) and metal, which has a smaller Outer diameter than the first spring means 104.1 and is arranged concentrically to the first spring means 104.1.
  • the first spring device 104.1 has in a transversely (in the present example perpendicular) to the support direction S extending transverse direction T (in the illustrated rest position in the xy plane) to a first transverse stiffness, which is greater than the second transverse stiffness, which the rubber layer spring 104.2 in this Transverse direction T has.
  • the second transverse stiffness of the rubber layer spring 104.2 is about 50% of the first transverse stiffness of the first spring device 104.1. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different relationship between the first transverse rigidity and the second transverse rigidity may be selected.
  • the higher, first helical spring 104.4 of the first spring device 104.1 is at its first end 104.6 on the (in FIG. 2 not shown) bogie 102 supported, while its second end 104.7 is supported against a first support surface 104.8 of the connecting element 104.3.
  • the rubber layer spring 104.2 is in turn supported with its first end 104.9 on a second support surface 104.10 of the connecting element 104.3, while the second end 104.11 of the rubber layer spring 104.2 via a thereto attached contact element 104.12 on the (in FIG. 2 not shown) carriage body 103 is supported.
  • the connecting element 104.3 In addition to the connection between the first spring device 104.1 and the second spring device 104.2, the connecting element 104.3 also assumes the guidance of the two coil springs 104.4, 104.5 of the first spring device 104.1.
  • the connecting element 104.3 is designed pot-shaped, wherein the pot to the car body 103 is open.
  • the first support surface 104.8 is formed as an edge support surface on an outer edge portion 104.13 of the connecting element 104.3, while the second support surface 104.10 is formed as a bottom support surface on an inner bottom portion 104.14 of the connecting element 104.3.
  • the first support surface 104.8 and the second support surface 104.10 have in opposite, parallel to the support direction S extending directions and are spaced apart in the support direction S by a support surface distance D, so that the first support surface 104.8 in the support direction S further from the first end 104.6 of the first spring means 104.1 is the second support surface 104.10. Accordingly, the first spring device 104.1 and the second spring device 104.2 are arranged interleaved in such a way, in that the first envelope surface of the first spring device 104.1 defined by the first helical spring 104.4 and the second envelope surface of the second spring device 104.2 defined by the rubber layer spring 104.2 penetrate one another in the direction of support S or penetrate one another.
  • the support surface spacing D is approximately 40% of the height (dimension in the support direction S) of the second spring device 104.2, so that its second enveloping surface thus protrudes 40% into the first envelope surface of the first spring device 104.1.
  • This nested arrangement of the mechanical series arranged first and second spring means 104.1, 104.2 has the advantage that at a given total height H of the resilient components of the secondary spring stage 104 despite a large first height H1 of the first spring means 104.1 a comparatively large second height H2 of the second spring means 104.2 can be realized.
  • the sum of the first height H1 and the second height H2 exceeds the total height H (H1 + H2> H).
  • This interleaving according to the invention makes it possible to adapt the second height H2 of the second spring device in such a way that the secondary spring stage 104 has a transverse rigidity, as required for certain specifiable comfort requirements with regard to the introduction of accelerations in the transverse direction T into the vehicle body 103.
  • the two spring devices in other variants of the invention can also penetrate one another by a measure deviating therefrom.
  • the second spring device can penetrate into the first spring device by any desired part of its second height H2 in the limits prescribed by the total height H, depending on the given comfort requirements or the requirements for the second transverse rigidity.
  • the second spring device 104.2 has halfway up a separating layer in the form of a vulcanized metal disk 104.15 whose diameter is selected such that an annular first abutment surface 104.16 is formed at half the height on the outer circumference of the second spring device 104.2.
  • this first abutment surface 104.16 abuts against an associated second abutment surface 104.17, which is formed on the connecting element 104.3. If this is the case, the lower section 104.18 below the metal disk 104.15 can no longer follow the second spring device 104.2 of the transverse deflection.
  • FIG. 3 shows a second preferred embodiment of the spring arrangement according to the invention in the form of a secondary spring stage 204 described which instead of the secondary spring stage 104 in the vehicle 101 from FIG. 1 can be used.
  • the FIG. 3 shows the secondary spring stage 204 in one of the FIG. 2 similar, schematic view.
  • the secondary spring stage 204 corresponds in its basic design and operation largely the secondary spring stage 104 FIG. 2 , so that here is largely referred to the above remarks and only to the differences will be discussed. In particular, identical or similar components are provided with reference numerals increased by the value 100.
  • connection element 104.3 is provided, but rather the connection element (described in detail above in connection with the first embodiment) is formed as part of the rubber layer spring element 204.2, thus integrated into the second spring device 204.2.
  • the second spring device 204.2 nested with the first spring device 204.1 in the support direction S itself provides corresponding connection surfaces for the first spring device 204.1.
  • it provides a first support surface 204.8 for the first coil spring 204.4 of the first spring device 204.1.
  • sufficient rigidity of the second spring device 204.2 in the connection region to the first spring device 204.1 is achieved via corresponding annular metal elements which are vulcanized into the second spring device 204.2. It is understood, however, that in other variants such reinforcing metal elements may possibly be missing.
  • FIG. 4 a third preferred embodiment of the spring arrangement according to the invention described in the form of a secondary spring 304, which instead of the secondary spring stage 104 in the vehicle 101 from FIG. 1 can be used.
  • the FIG. 3 shows the secondary spring 304 in this case in one of FIG. 2 similar, schematic view.
  • the secondary spring stage 304 corresponds in its basic design and operation largely the secondary spring stage 104 FIG. 2 , While, however, in the first embodiment, the outer diameter of the second spring means 104.2 is smaller than the outer diameter of the first spring means 104.1 (hence the second spring means 104.2 protrudes into the interior of the first spring means 104.1), in the secondary spring 304, the outer diameter of the first spring means 304.1 smaller as the outer diameter of the second spring device 304.2, so that the first spring device 304.1 projects into the interior of the second spring device 304.2.
  • the secondary spring stage 304 again comprises a supported on the bogie 103 first spring means 304.1 and a mechanically arranged in series therewith second spring means 304.2, on which the car body 103 supported.
  • the second spring device 304.2 is connected to the first spring device 304.1 via a connecting element 304.3.
  • the first spring device 304.1 comprises a first helical spring 304.4 and a second helical spring 304.5 arranged mechanically parallel and concentric thereto.
  • the second spring device 304.2 is designed in the form of an annular rubber layer spring, which is arranged concentrically to the first spring device 304.1.
  • the first spring device 304.1 has in a transversely (in the present example perpendicular) to the support direction S extending transverse direction T (in the illustrated rest position in the xy plane) to a first transverse rigidity, which is greater than the second transverse stiffness, which the rubber layer spring 304.2 in this Transverse direction T has.
  • the second transverse stiffness of the rubber layer spring 304.2 is about 50% of the first transverse stiffness of the first spring device 304.1. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different relationship between the first transverse rigidity and the second transverse rigidity may be selected.
  • the two coil springs 304.4, 304.5 of the first spring device 304.1 are at their first end 304.6 on the (in FIG. 4 not shown) bogie 102 supported, while its second end 304.7 is supported against a first support surface 304.8 of the connecting element 304.3.
  • the rubber layer spring 304.2 is in turn supported with its first end 304.9 on a second support surface 304.10 of the connecting element 304.3, while the second end 304.11 of the rubber layer spring 304.2 via a thereto attached contact element 304.12 on the (in FIG. 4 not shown) carriage body 103 is supported.
  • the connecting element 304.3 In addition to the connection between the first spring device 304.1 and the second spring device 304.2, the connecting element 304.3 also assumes the guidance of the two coil springs 304.4, 304.5 of the first spring device 304.1.
  • the connecting element 304.3 is designed pot-shaped, wherein the pot to the bogie 102 is open.
  • the first support surface 304.8 is formed as a bottom support surface on an inner bottom portion 304.14 of the connecting element 304.3, while the second support surface 304.10 is formed as an edge support surface on an outer edge portion 304.13 of the connecting element 304.3.
  • the first support surface 304.8 and the second support surface 304.10 have in opposite, parallel to the support direction S extending directions and are spaced from each other in the support direction S by a support surface distance D, so that the first support surface 304.8 further away in the support direction S from the first end 304.6 of the first spring means 304.1 is the second support surface 304.10. Accordingly, the first spring device 304.1 and the second spring device 304.2 are arranged in such a nested manner that the first envelope surface of the first spring device 304.1 defined by the first helical spring 304.4 and the second enveloping surface of the second spring device 304.2 defined by the rubber layer spring 304.2 penetrate each other in the direction of support S. or penetrate each other.
  • the support surface spacing D is approximately 50% of the height (dimension in the support direction S) of the second spring device 304.2, so that the first envelope surface of the first spring device 304.1 thus projects into 50% of the second envelope surface of the second spring device 304.2.
  • This nested arrangement of the mechanical series arranged first and second spring means 304.1, 304.2 has the advantage that at a given total height H of the resilient components of the secondary spring 304 despite a large first height H1 of the first spring means 304.1 a comparatively large second height H2 of the second spring means 304.2 can be realized.
  • the sum of the first height H 1 and the second height H 2 exceeds the total height H (H 1 + H 2> H).
  • This interleaving according to the invention makes it possible to adapt the second height H2 of the second spring device such that the secondary spring stage 304 has a transverse stiffness, as required for certain specifiable comfort requirements with regard to the initiation of accelerations in the transverse direction T into the vehicle body 103.
  • the two spring devices in other variants of the invention can also penetrate one another by a measure deviating therefrom.
  • the second spring device can penetrate into the first spring device by any desired part of its second height H2 in the limits prescribed by the total height H, depending on the given comfort requirements or the requirements for the second transverse rigidity.
  • the design with the outer second spring means 304.2 has the particular advantage that they are easy for already existing Can be retrofitted secondary spring stages, without any intervention in the first spring means 304.1 is required.
  • the variation of the second height H2 of the second spring device 304.2 can be accomplished particularly easily, since no intervention in the design of the first spring device 304.1 is required for this.
  • the second spring means 304.2 halfway up again a release layer in the form of a vulcanized metal plate 304.15, whose diameter is selected so that at the inner periphery of the second spring means 304.2 halfway up an annular first stop surface 304.16 is formed.
  • this first stop surface 304.16 abuts against an associated second stop surface 304.17 which is formed on the connecting element 304.3. If this is the case, the lower section 304.18 of the second spring device 304.2 situated below the metal disk 304.15 can no longer follow the transverse deflection.
  • a further transverse deflection can then be made available only by the upper section 304.19 of the second spring device 304.2 located above the metal disk 304.15. This further transverse deflection ends at the latest when the inner surface of the contact element 304.12 abuts the connecting element 304.3.
  • the present invention has been described above by way of example only, in which the second spring means is disposed at the end of the spring assembly which faces the carbody. However, it is understood that in other variants of the invention can also be provided that such a second is additionally or alternatively also provided at the end of the spring assembly, which faces the landing gear. Likewise, it can of course also be provided that the second spring device is provided in the region between the two ends of the spring arrangement, wherein it is then preferably nested at both ends in the manner described with corresponding first spring means.

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Abstract

Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer ersten Federeinrichtung (104.1) und einer zweiten Federeinrichtung (104.2), wobei die erste Federeinrichtung (104.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2) mechanisch in Serie angeordnet und zum Abstützen einer Komponente (103) des Fahrzeugs auf einer weiteren Komponente (102) des Fahrzeugs in einer Stützrichtung ausgebildet sind, die erste Federeinrichtung (104.1) in einer quer zu der Stützrichtung verlaufenden Querrichtung eine erste Quersteifigkeit aufweist, die zweite Federeinrichtung (104.2) in der Querrichtung eine zweite Quersteifigkeit aufweist, die kleiner ist als die erste Quersteifigkeit, und wobei die erste Federeinrichtung (104.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2) in der Stützrichtung verschachtelt angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer ersten Federeinrichtung und einer zweiten Federeinrichtung. Die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung sind mechanisch in Serie angeordnet und zum Abstützen einer Komponente des Fahrzeugs auf einer weiteren Komponente des Fahrzeugs in einer Stützrichtung ausgebildet. Die erste Federeinrichtung weist in einer quer zu der Stützrichtung verlaufenden Querrichtung eine erste Quersteifigkeit, während die zweite Federeinrichtung in der Querrichtung eine zweite Quersteifigkeit aufweist, die kleiner ist als die erste Quersteifigkeit. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug mit einer solchen erfindungsgemäßen Federanordnung.
  • Bei Fahrzeugen, insbesondere bei Schienenfahrzeugen, wird der die Passagiere aufnehmende Wagenkasten in der Regel über wenigstens eine Federstufe auf dem Fahrwerk abgestützt, um akzeptable Fahreigenschaften zu erzielen und gleichzeitig dem Komfort der Passagiere Rechnung zu tragen. Bei Schienenfahrzeugen werden neben einstufigen Federungen häufig Fahrwerke in Form von Drehgestellen mit einer zweistufigen Federung eingesetzt. Bei diesen Fahrwerken ist zunächst ein Drehgestellrahmen über eine so genannte Primärfederstufe auf den Radeinheiten abgestützt, während der Wagenkasten dann über eine so genannte Sekundärfederstufe auf dem Drehgestellrahmen abgestützt ist.
  • Sowohl bei der einstufigen als auch bei der zweistufigen Federung wird in der Regel eine erste Federeinrichtung, meist eine oder mehrere mechanisch parallel angeordnete Schraubenfedern, verwendet, welche ausreichende Federwege zwischen den betreffenden Fahrzeugkomponenten zur Verfügung stellt. Um den um wird Fahrkomfort für die Passagiere des Fahrzeugs zu erhöhen, ist häufig eine zu der ersten Federeinrichtung mechanisch in Serie geschaltete zweite Federeinrichtung vorgesehen, die eine geringere Quersteifigkeit aufweist als die erste Federeinrichtung, um Querbewegungen der beiden Fahrzeugkomponenten zuzulassen. Bei diesen zweiten Federeinrichtungen handelt es sich in der Regel um Gummifederelemente, wie dies beispielsweise aus der EP 0 229 930 B1 bekannt ist. Bei dieser bekannten Federung sind die Schraubenfedern der Sekundärfederstufe über Gummifederelemente annähernd gleichen Durchmessers auf dem Drehgestellrahmen abgestützt. Die Gummifederelemente haben neben der geringeren Quersteifigkeit auch noch den Vorteil, dass sie schwingungsdämpfend wirken, sodass zusätzlich eine Reduktion der Einleitung von Körperschall in den Wagenkasten erzielt wird.
  • Besonders im Bereich der Leichtbahnfahrzeuge, die ganz oder teilweise in Niederflurbauweise ausgeführt sind, besteht jedoch das Problem, dass in der Stützrichtung (in der Regel im Höhenrichtung des Fahrzeugs) regelmäßig nur sehr wenig Bauraum für den Einbau der Federstufe zur Verfügung steht. Für die beiden mechanisch in Serie angeordneten Federeinrichtungen muss daher ein Kompromiss zwischen den erforderlichen Stützeigenschaften (insbesondere Höhe und Längssteifigkeit der Feder in Stützrichtung) und den Komforteigenschaften (insbesondere geringe Quersteifigkeit) gefunden werden, der meist zu Lasten des Fahrkomforts geht. So können in der Regel bei solchen Fahrzeugen nur zweite Federeinrichtungen geringer Höhe eingesetzt werden, welche trotz ihrer (gegenüber den Schraubenfedern der ersten Federeinrichtung) geringeren Quersteifigkeit nur einen vergleichweise geringen Gewinn hinsichtlich des Fahrkomforts bieten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Federanordnung bzw. ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in deutlich geringerem Maße aufweist und insbesondere bei geringem Bauraumbedarf verbesserte Komforteigenschaften der Federung ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer Federanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man bei einer gattungsgemäßen Federanordnung trotz einer sehr kompakten Gestaltung, insbesondere einer geringen Baulänge in Stützrichtung, eine Verbesserung der Komforteigenschaften der Federung erzielt, wenn die erste Federeinrichtung und die dazu mechanisch in Serie angeordnete zweite Federeinrichtung in der Stützrichtung verschachtelt angeordnet sind. Durch die verschachtelte Anordnung der beiden Federeinrichtungen ist es trotz der mechanisch seriellen Anordnung möglich, eine sehr kompakte Gestaltung mit einer geringen Gesamtbauhöhe in der Stützrichtung zu erzielen. Die verschachtelte Anordnung ermöglicht es insbesondere, die Höhe (Abmessung in der Stützrichtung) der in Querrichtung weicheren, zweiten Federeinrichtung (in den durch die Gesamtbauhöhe der Federanordnung vorgegebenen Grenzen) nahezu beliebig zu variieren und unter anderem hierüber die Quersteifigkeit entsprechend den gewünschten bzw. geforderten Komforteigenschaften der Federung anzupassen.
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer ersten Federeinrichtung und einer zweiten Federeinrichtung, wobei die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung mechanisch in Serie angeordnet und zum Abstützen einer Komponente des Fahrzeugs auf einer weiteren Komponente des Fahrzeugs in einer Stützrichtung ausgebildet sind. Die erste Federeinrichtung weist in einer quer zu der Stützrichtung verlaufenden Querrichtung eine erste Quersteifigkeit auf, während die zweite Federeinrichtung in der Querrichtung eine zweite Quersteifigkeit aufweist, die kleiner ist als die erste Quersteifigkeit. Die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung sind in der Stützrichtung verschachtelt angeordnet.
  • Die Verbindung zwischen der ersten Federeinrichtung und der zweiten Federeinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste und zweite Federeinrichtung in der Art gestaltet sind, dass die erste und zweite Federeinrichtung unmittelbar aufeinander aufgesetzt werden können. Insbesondere im Fall eines klassischen Ansatzes, bei dem für die erste Federeinrichtung Schraubenfedern und für die zweite Federeinrichtung Gummifederelemente verwendet werden, kann vorgesehen sein, dass die zweite Federeinrichtung selbst eine entsprechende Gestaltung aufweist, die unmittelbar die Anschlussflächen für die erste Federeinrichtung zur Verfügung stellt.
  • Bei besonders einfach herzustellenden Varianten der erfindungsgemäßen Federanordnung ist vorgesehen, dass die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung über wenigstens ein als separates Bauteil ausgeführtes Verbindungselement miteinander verbunden sind. Die beiden Federeinrichtungen können dann einfach in herkömmlicher Weise gestaltet sein, sodass also gegebenenfalls Standardbauteile verwendet werden können.
  • Das Verbindungselement kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise (ein- oder mehrteilig) gestaltet sein, um die Verschachtelung der beiden Federeinrichtungen zu gewährleisten. Es ist lediglich erforderlich, dass das Verbindungselement Anschlussflächen für die beiden Federeinrichtungen zur Verfügung stellt, die jeweils derart zueinander angeordnet sind, beispielsweise in der Stützrichtung zueinander versetzt sind, dass das Eindringen der Hüllfläche der einen Federeinrichtung in die Hüllfläche der anderen Federeinrichtung gewährleistet ist.
  • Die Verbindung zwischen den beiden Federeinrichtungen und dem Verbindungselement kann ebenfalls grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein. So kann beispielsweise zumindest für eine der Federeinrichtungen eine in Querrichtung weisende Anschlussfläche vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Gummifederelements als zweiter Federeinrichtung eine zylindrische Anschlussfläche (mit in Stützrichtung weisender Zylinderachse) vorgesehen sein an der das Gummifederelement befestigt ist, beispielsweise anvulkanisiert ist. Wegen der besonders einfachen Gestaltung sind jedoch vorzugsweise jeweils in einer der Stützrichtung parallelen Richtung weisende Anschlussflächen vorgesehen, auf denen die jeweilige Federeinrichtung einfach abgestützt werden kann.
  • Bei vorteilhaften Varianten der erfindungsgemäßen Federanordnung ist das Verbindungselement topfartig mit einem inneren Bodenabschnitt und einem äußeren Randabschnitt ausgebildet. Der Bodenabschnitt weist eine Bodenstützfläche und der Randabschnitt eine Randstützfläche auf. Die Bodenstützfläche und die Randstützfläche sind in Stützrichtung um einen Stützflächenabstand voneinander beabstandet und weisen in entgegengesetzte, parallel zur Stützrichtung verlaufende Richtungen. Die erste Federeinrichtung ist auf der Bodenstützfläche und die zweite Federeinrichtung auf der Randstützfläche abgestützt. Alternativ ist die erste Federeinrichtung auf der Randstützfläche und die zweite Federeinrichtung auf der Bodenstützfläche abgestützt. Durch eine solche Gestaltung kann in einfacher Weise die Verschachtelung der beiden Federeinrichtungen erzielt werden. Die topfartige Gestaltung des Verbindungselements gewährleistet dabei zusätzlich eine hohe Stabilität des Verbindungselements, sodass dieses mit vergleichweise geringen Wandstärken gestaltet werden kann und somit eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht.
  • Vorzugsweise weist die erste Federeinrichtung in der Stützrichtung ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, während das Verbindungselement eine erste Stützfläche für das zweite Ende der ersten Federeinrichtung und eine zweite Stützfläche für die zweite Federeinrichtung aufweist. Die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche sind in Stützrichtung um einen Stützflächenabstand voneinander beabstandet und weisen in entgegengesetzte, parallel zur Stützrichtung verlaufende Richtungen, wobei die erste Stützfläche in Stützrichtung weiter von dem ersten Ende der ersten Federeinrichtung entfernt ist als die zweite Stützfläche. Durch diese entlang der Stützrichtung versetzte Anordnung der beiden Stützfläche kann auf einfache Weise die Verschachtelung der beiden Federeinrichtungen realisiert werden.
  • Wie bereits oben ausgeführt wurde, kann die Höhe der zweiten Federeinrichtung und damit (bei einer vorgegebenen Gesamthöhe der Federanordnung) letztlich der Stützflächenabstand und die sich daraus ergebende wechselseitige Durchdringung der beiden Federeinrichtungen in den durch die Gesamthöhe vorgegebenen Grenzen grundsätzlich beliebig entsprechend den gewünschten Komforteigenschaften gewählt werden. Vorzugsweise wird ein gewisses Mindestmaß an Verschachtelung bzw. Durchdringung der beiden Federeinrichtungen gewählt, um eine ausreichende Höhe der zweiten Federeinrichtung und damit entsprechend hohe Komforteigenschaften der Federung zu erzielen. Bevorzugt beträgt der Stützflächenabstand daher wenigstens 25%, vorzugsweise wenigstens 50%, weiter vorzugsweise wenigstens 75%, der Abmessung der zweiten Federeinrichtung in Stützrichtung, sodass die Hüllflächen der beiden Federeinrichtungen entsprechend weit ineinander eindringen.
  • Die Querauslenkung der zweiten Federeinrichtung kann lediglich durch die sich aus der Verformung der zweiten Federeinrichtung ergebende elastische Rückstellkraft begrenzt sein. Vorzugsweise ist jedoch eine separate Begrenzung der Querauslenkung vorgesehen, um eine definierte Begrenzung der Querauslenkung und/oder eine vorgebbare Charakteristik der Quersteifigkeit und der sich daraus ergebenden Querauslenkung zu erzielen. Vorzugsweise ist daher wenigstens eine Anschlageinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Querauslenkung wenigstens eines Teils der zweiten Federeinrichtung bezüglich der ersten Federeinrichtung in der Querrichtung zu begrenzen.
  • Hierbei kann also insbesondere vorgesehen sein, dass die Anschlageinrichtung die Querauslenkung nur eines Teils der zweiten Federeinrichtung begrenzt, während über den anderen (nicht durch die Anschlageinrichtung in seiner Querauslenkung begrenzten) Teil eine weitere Querauslenkung möglich ist. Hiermit kann in vorteilhafter Weise eine auslenkungsabhängige (beispielsweise progressive) Charakteristik der Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung erzielt werden. Hierbei können grundsätzlich beliebig viele Abstufungen der Anschlagflächen in gleich bleibenden oder variierenden Abständen vorgesehen sein, um eine nahezu beliebige Charakteristik der Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung zu erzielen. Zusätzlich oder alternativ kann hierzu natürlich auch die Quersteifigkeit der einzelnen Abschnitte der zweiten Federeinrichtung entsprechend variiert werden.
  • So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst die gesamte zweite Federeinrichtung eine Querauslenkung erfährt, bis die Querauslenkung des untersten Abschnitts durch einen Anschlag begrenzt wird. Bei einer weiteren Querauslenkung verformen sich dann nur noch die oberhalb des untersten Abschnitts gelegenen Abschnitte bis ein weiterer Anschlag auch die Querauslenkung eines mittleren Abschnitts der zweiten Federeinrichtung begrenzt. Bei einer weiteren Querauslenkung verformt sich dann nur noch die oberhalb des mittleren Abschnitts gelegene oberste Abschnitt bis schließlich ein weiterer Anschlag auch dessen Querauslenkung begrenzt und damit die Querauslenkung der zweiten Federeinrichtung endgültig begrenzt. Mit Erreichen eines jeden Anschlags steigt dabei die Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung an.
  • Die Anschlageinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein. Insbesondere kann sie über separate Bauteile realisiert sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Anschlageinrichtung durch die zweite Federeinrichtung gebildet ist, um eine kompakte Anordnung mit wenigen Bauteilen zu realisieren. Bevorzugt ist demgemäß vorgesehen, dass die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung über wenigstens ein Verbindungselement miteinander verbunden sind und die Anschlageinrichtung wenigstens eine erste Anschlagfläche und eine zum Zusammenwirken mit der ersten Anschlagfläche vorgesehene zweite Anschlagfläche aufweist, wobei die erste Anschlagfläche an der zweiten Federeinrichtung und die zweite Anschlagfläche an dem Verbindungselement ausgebildet ist.
  • Bevorzugt ist hierbei die zweite Federeinrichtung in der Stützrichtung mit ihrem ersten Ende auf dem Verbindungselement abgestützt und die erste Anschlagfläche in der Stützrichtung um wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 35%, weiter vorzugsweise wenigstens 50%, der Abmessung der zweiten Federeinrichtung in der Stützrichtung von dem ersten Ende der zweiten Federeinrichtung beabstandet ist. Hiermit ist eine besonders günstige Progression der Charakteristik der Quersteifigkeit erzielbar.
  • Die erste Federeinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Insbesondere lassen sich beliebige herkömmliche Federelemente für die erste Federeinrichtung verwenden. Besonders einfache, robuste und kompakte Anordnungen ergeben sich, wenn die erste Federeinrichtung wenigstens ein nach Art einer Schraubenfeder ausgebildetes Federelement umfasst.
  • Bevorzugt sind die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung über wenigstens ein Verbindungselement miteinander verbunden und das Verbindungselement übernimmt in herkömmlicher Weise zumindest einen Teil einer Querführung für das Federelement, sodass durch diese Funktionsintegration (Verbindung der beiden Federeinrichtungen und Querführung des Federelements) eine besonders kompakte Anordnung entsteht.
  • Auch die zweite Federeinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein. Insbesondere lassen sich auch hier beliebige herkömmliche Federelementen für die zweite Federeinrichtung verwenden. Bei besonders günstigen Varianten der erfindungsgemäßen Federanordnung umfasst die zweite Federeinrichtung wenigstens ein Kunststofffederelement, insbesondere ein Gummifederelement. Hiermit lassen sich letztlich mit herkömmlichen Bauteilen besonders günstige Charakteristiken der Quersteifigkeit der Federanordnung erzielen. Vorzugsweise ist die zweite Federeinrichtung nach Art eines Schichtfederelements mit wenigstens zwei Kunststoffschichten und einer zwischen den beiden Kunststoffschichten angeordneten Trennschicht, insbesondere einer Metallschicht, ausgebildet. Hiermit lassen sich besonders einfache und robuste Gestaltungen erzielen. Insbesondere kann, wie oben bereits angedeutet, vorgesehen sein, dass die einzelnen Schichten unterschiedliche Quersteifigkeit aufweisen, um eine gewünschte progressive Charakteristik der Quersteifigkeit zu erzielen.
  • Bei vorteilhaften, weil besonders einfach gestaltenden Varianten der erfindungsgemäßen Federanordnung ist in diesem Fall wenigstens eine Anschlageinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Querauslenkung wenigstens eines Teils der zweiten Federeinrichtung bezüglich der ersten Federeinrichtung in der Querrichtung zu begrenzen und die Trennschicht wenigstens eine Anschlagfläche der Anschlageinrichtung definiert.
  • Das Verhältnis zwischen der ersten Quersteifigkeit und der zweiten Quersteifigkeit kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Insbesondere kann es in Abhängigkeit von den Abmessungen der beiden Federeinrichtungen und den zu erzielenden Komforteigenschaften gewählt sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zweite Quersteifigkeit höchstens 50%, vorzugsweise höchstens 35%, weiter vorzugsweise höchstens 20%, der ersten Quersteifigkeit beträgt, um (insbesondere mit zweiten Federeinrichtungen geringer Höhe) besonders günstige Komforteigenschaften zu erzielen.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, kann die Verschachtelung der beiden Federeinrichtungen beliebig stark ausgeführt sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die erste Federeinrichtung eine erste Hüllfläche definiert, die zweite Federeinrichtung eine zweite Hüllfläche definiert und die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung derart verschachtelt angeordnet sind, dass die erste Hüllfläche und die zweite Hüllfläche in der Stützrichtung um wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 35%, weiter vorzugsweise wenigstens 50%, der Abmessung der zweiten Federeinrichtung in der Stützrichtung ineinander eindringen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, die auf der ersten Komponente über eine erfindungsgemäße Federanordnung abgestützt ist. Mit diesem Fahrzeug lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, sodass diesbezüglich lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
  • Die erfindungsgemäße Federanordnung lässt sich dabei unter anderem sowohl für eine einstufiger Federung als auch bei einer zwei- oder mehrstufigen Federung für die Primärfederung des Fahrzeugs einsetzen. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz jedoch im Zusammenhang mit der Sekundärfederung eines mehrstufig gefederten Fahrzeugs, da die Realisierung der Komforteigenschaften erst unmittelbar am Übergang zu dem die Passagiere aufnehmenden Wagenkasten unter fahrdynamischen Aspekten von Vorteil ist. Vorzugsweise ist die erste Komponente daher ein Wagenkasten des Fahrzeugs und die zweite Komponente zumindest ein Teil eines Fahrwerks des Fahrzeugs, insbesondere ein Fahrwerksrahmen eines Fahrwerks des Fahrzeugs.
  • Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit beliebigen Fahrzeugen einsetzen. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz jedoch im Zusammenhang mit Leichtbahnfahrzeugen. Dies gilt insbesondere dann, wenn dieses zumindest teilweise in Niederflurbauweise ausgebildet ist.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs;
    Figur 2
    einen schematischen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federanordnung entlang der Linie II-II aus Figur 1;
    Figur 3
    einen schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federanordnung;
    Figur 4
    einen schematischen Schnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federanordnung.
    Erstes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs beschrieben. Die Figuren 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen eines Teils eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Leichtbahnfahrzeugs 101 in Niederflurbauweise. Das Fahrzeug 101 umfasst als eine erste Fahrzeugkomponente ein Fahrwerk 102, auf dem als zweite Fahrzeugkomponente einen Wagenkasten 103 abgestützt ist.
  • Das Fahrzeug 101 umfasst eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse, die in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ruhelage des Fahrzeugs 101 im geraden horizontalen Gleis parallel zu den dargestellten Koordinatenachsen x, y, z verlaufen.
  • Das Fahrwerk 102 ist nach Art eines Drehgestells ausgebildet. Es umfasst zwei Radsätze 102.1, auf deren Radlagern jeweils über eine Primärfederstufe 102.2 in einer Stützrichtung S (die in der dargestellten Ruhelage parallel zur z-Achse verläuft) ein Drehgestellrahmen 102.3 abgestützt ist. Der Wagenkasten 103 ist wiederum über die in Figur 2 näher dargestellte erfindungsgemäße Federanordnung in Form einer Sekundärfederstufe 104 in der Stützrichtung S auf dem Drehgestell 102 abgestützt.
  • Wie Figur 2 im Detail zu entnehmen ist, umfasst die Sekundärfederstufe 104 eine auf dem Drehgestell 103 abgestützte erste Federeinrichtung 104.1 sowie eine mechanisch in Serie dazu angeordnete zweite Federeinrichtung 104.2, auf der sich der Wagenkasten 103 abstützt. Die zweite Federeinrichtung 104.2 ist mit der ersten Federeinrichtung 104.1 über ein Verbindungselement 104.3 verbunden.
  • Die erste Federeinrichtung 104.1 umfasst eine erste Schraubenfeder 104.4 und eine mechanisch parallel und konzentrisch dazu angeordnete zweite Schraubenfeder 104.5. Die zweite Federeinrichtung 104.2 ist in Form einer hinlänglich bekannten ringförmigen Schichtfeder aus Kunststoff (hier Gummi) und Metall gestaltet, die einen kleineren Außendurchmesser als die erste Federeinrichtung 104.1 aufweist und konzentrisch zu der ersten Federeinrichtung 104.1 angeordnet ist.
  • Die erste Federeinrichtung 104.1 weist in einer quer (im vorliegenden Beispiel senkrecht) zur Stützrichtung S verlaufenden Querrichtung T (in der dargestellten Ruhelage in der xy-Ebene) eine erste Quersteifigkeit auf, die größer ist als die zweite Quersteifigkeit, welche die Gummischichtfeder 104.2 in dieser Querrichtung T aufweist. Im vorliegenden Beispiel beträgt die zweite Quersteifigkeit der Gummischichtfeder 104.2 etwa 50% der ersten Quersteifigkeit der ersten Federeinrichtung 104.1. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch ein anderes Verhältnis zwischen der ersten Quersteifigkeit und der zweiten Quersteifigkeit gewählt sein kann.
  • Die höhere, erste Schraubenfeder 104.4 der ersten Federeinrichtung 104.1 ist an ihrem ersten Ende 104.6 auf dem (in Figur 2 nicht dargestellten) Drehgestell 102 abgestützt, während sich ihr zweites Ende 104.7 gegen eine erste Stützfläche 104.8 des Verbindungselements 104.3 abstützt. Die Gummischichtfeder 104.2 ist mit ihrem ersten Ende 104.9 wiederum auf einer zweiten Stützfläche 104.10 des Verbindungselements 104.3 abgestützt, während sich das zweite Ende 104.11 der Gummischichtfeder 104.2 über ein daran befestigtes Kontaktelement 104.12 an dem ( in Figur 2 nicht dargestellten) Wagenkasten 103 abstützt.
  • Das Verbindungselement 104.3 übernimmt neben der Verbindung zwischen der ersten Federeinrichtung 104.1 und der zweiten Federeinrichtung 104.2 auch die Führung der beiden Schraubenfedern 104.4, 104.5 der ersten Federeinrichtung 104.1.
  • Das Verbindungselement 104.3 ist topfartig gestaltet, wobei der Topf zum Wagenkasten 103 hin geöffnet ist. Die erste Stützfläche 104.8 ist als Randstützfläche an einem äußeren Randabschnitt 104.13 des Verbindungselements 104.3 ausgebildet ist, während die zweite Stützfläche 104.10 als Bodenstützfläche an einem inneren Bodenabschnitt 104.14 des Verbindungselements 104.3 ausgebildet ist.
  • Die erste Stützfläche 104.8 und die zweite Stützfläche 104.10 weisen in entgegengesetzte, parallel zur Stützrichtung S verlaufende Richtungen und sind in Stützrichtung S um einen Stützflächenabstand D voneinander beabstandet, sodass die erste Stützfläche 104.8 in Stützrichtung S weiter von dem ersten Ende 104.6 der ersten Federeinrichtung 104.1 entfernt ist als die zweite Stützfläche 104.10. Demgemäß sind die erste Federeinrichtung 104.1 und die zweite Federeinrichtung 104.2 ineinander derart verschachtelt angeordnet, dass sich die durch die erste Schraubenfeder 104.4 definierte erste Hüllfläche der ersten Federeinrichtung 104.1 und die durch die Gummischichtfeder 104.2 definierte zweite Hüllfläche der zweiten Federeinrichtung 104.2 in der Stützrichtung S gegenseitig durchdringen bzw. ineinander eindringen.
  • Der Stützflächenabstand D beträgt dabei etwa 40% der Höhe (Abmessung in der Stützrichtung S) der zweiten Federeinrichtung 104.2, sodass deren zweite Hüllfläche somit zu 40% in die erste Hüllfläche der ersten Federeinrichtung 104.1 hineinragt. Diese verschachtelte Anordnung der mechanischen Serie angeordneten ersten und zweiten Federeinrichtung 104.1, 104.2 hat den Vorteil, dass bei einer vorgegebenen Gesamthöhe H der federnden Komponenten der Sekundärfederstufe 104 trotz einer großen ersten Höhe H1 der ersten Federeinrichtung 104.1 eine vergleichsweise große zweite Höhe H2 der zweiten Federeinrichtung 104.2 realisiert werden kann. Die Summe der ersten Höhe H1 und der zweiten Höhe H2 übersteigt dabei die Gesamthöhe H (H1 + H2 > H).
  • Diese erfindungsgemäße Verschachtelung ermöglicht es, die zweite Höhe H2 der zweiten Federeinrichtung derart anzupassen, dass die Sekundärfederstufe 104 eine Quersteifigkeit aufweist, wie sie für bestimmte vorgebbare Komfortanforderungen hinsichtlich der Einleitung von Beschleunigungen in Querrichtung T in den Wagenkasten 103 erforderlich ist.
  • Es versteht sich hierbei, dass die beiden Federeinrichtungen bei anderen Varianten der Erfindung auch um ein hiervon abweichendes Maß ineinander eindringen können. Insbesondere kann die zweite Federeinrichtung in den durch die Gesamthöhe H vorgegebenen Grenzen, je nach den vorgegebenen Komfortanforderungen bzw. den Anforderungen an die zweite Quersteifigkeit, um einen beliebigen Bruchteil ihrer zweiten Höhe H2 in die erste Federeinrichtung eindringen.
  • Wie Figur 2 weiterhin zu entnehmen ist, weist die zweite Federeinrichtung 104.2 auf halber Höhe eine Trennschicht in Form einer einvulkanisierten Metallscheibe 104.15 auf, deren Durchmesser so gewählt ist, dass am Außenumfang der zweiten Federeinrichtung 104.2 auf halber Höhe eine ringförmige erste Anschlagfläche 104.16 ausgebildet ist. Bei einer ausreichend großen Querauslenkung der zweiten Federeinrichtung 104.2 in der Querrichtung T schlägt diese erste Anschlagfläche 104.16 an einer zugeordneten zweiten Anschlagfläche 104.17 an, die an dem Verbindungselement 104.3 ausgebildet ist. Ist dies der Fall, kann der unterhalb der Metallscheibe 104.15 liegende untere Abschnitt 104.18 der zweiten Federeinrichtung 104.2 der Querauslenkung nicht mehr folgen. Eine weitere Querauslenkung kann dann nur noch durch den oberhalb der Metallscheibe 104.15 liegenden oberen Abschnitt 104.19 der zweiten Federeinrichtung 104.2 zur Verfügung gestellt werden. Diese weitere Querauslenkung mit spätestens dann beendet, wenn die Innenfläche des Kontaktelements 104.12 an dem Verbindungselement 104.3 anschlägt.
  • Durch die nach Anschlagen der beiden Anschlagflächen 104.16, 104.17 für die weitere Querauslenkung zur Verfügung stehende reduzierte Höhe ergibt sich ein schlagartiger Anstieg der zweiten Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung 104.2. Mithin wird also über dieses Anschlagflächenpaar aus den beiden Anschlagflächen 104.16, 104.17 eine progressive Charakteristik der Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung 104.2 erzielt. Dies kann insbesondere unter fahrdynamischen Gesichtspunkten aber auch unter Komfortgesichtspunkten von Vorteil sein.
  • Es versteht sich hierbei, dass bei anderen Varianten der Erfindung über die Höhe der zweiten Federeinrichtung auch eine andere Anzahl solcher Anschlagflächenpaare vorgesehen sein kann, um die Charakteristik der Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung in mehreren Schritten zu verändern. Hierbei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Höhenabschnitte selbst durch eine entsprechende Wahl ihrer Geometrie und/oder ihrer Abmessungen und/oder ihres Werkstoffs selbst um (einzeln oder abschnittsweise) eine unterschiedliche Quersteifigkeit aufweisen, um die gewünschte Charakteristik der Quersteifigkeit zu erzielen.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 3 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federanordnung in Form einer Sekundärfederstufe 204 beschrieben, welche anstelle der Sekundärfederstufe 104 bei dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 zum Einsatz kommen kann. Die Figur 3 zeigt die Sekundärfederstufe 204 dabei in einer der Figur 2 ähnlichen, schematischen Ansicht.
  • Die Sekundärfederstufe 204 entspricht in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise weit gehend der Sekundärfederstufe 104 aus Figur 2, sodass hier weit gehend auf die obigen Ausführungen verwiesen wird und lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische oder ähnliche Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.
  • Der einzige Unterschied zu der Sekundärfederstufe 104 besteht darin, dass kein separates Verbindungselement 104.3 vorgesehen ist, sondern das (oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel ausführlich beschriebene) Verbindungselement als Teil des Gummischichtfederelements 204.2 ausgebildet ist, mithin also in die zweite Federeinrichtung 204.2 integriert ist. Demgemäß stellt die mit der ersten Federeinrichtung 204.1 in der Stützrichtung S verschachtelte zweite Federeinrichtung 204.2 selbst entsprechende Anschlussflächen für die erste Federeinrichtung 204.1 zur Verfügung. Insbesondere stellt sie eine erste Stützfläche 204.8 für die erste Schraubenfeder 204.4 der ersten Federeinrichtung 204.1 zur Verfügung.
  • Im gezeigten Beispiel wird eine ausreichende Steifigkeit der zweiten Federeinrichtung 204.2 im Anschlussbereich an die erste Federeinrichtung 204.1 über entsprechende ringförmige Metallelemente erzielt, die in der zweiten Federeinrichtung 204.2 einvulkanisiert sind. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten derartige verstärkende Metallelemente gegebenenfalls auch fehlen können.
    • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 4 ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federanordnung in Form einer Sekundärfederstufe 304 beschrieben, welche anstelle der Sekundärfederstufe 104 bei dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 zum Einsatz kommen kann. Die Figur 3 zeigt die Sekundärfederstufe 304 dabei in einer der Figur 2 ähnlichen, schematischen Ansicht.
  • Die Sekundärfederstufe 304 entspricht in ihrer grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise weit gehend der Sekundärfederstufe 104 aus Figur 2. Während allerdings bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Außendurchmesser der zweiten Federeinrichtung 104.2 kleiner ist als der Außendurchmesser der ersten Federeinrichtung 104.1 (mithin also die zweite Federeinrichtung 104.2 in das Innere der ersten Federeinrichtung 104.1 hineinragt), ist bei der Sekundärfederstufe 304 der Außendurchmesser der ersten Federeinrichtung 304.1 kleiner als der Außendurchmesser der zweiten Federeinrichtung 304.2, sodass die erste Federeinrichtung 304.1 in das Innere der zweiten Federeinrichtung 304.2 hineinragt.
  • Wie Figur 4 im Detail zu entnehmen ist, umfasst die Sekundärfederstufe 304 wiederum eine auf dem Drehgestell 103 abgestützte erste Federeinrichtung 304.1 sowie eine mechanisch in Serie dazu angeordnete zweite Federeinrichtung 304.2, auf der sich der Wagenkasten 103 abstützt. Die zweite Federeinrichtung 304.2 ist mit der ersten Federeinrichtung 304.1 über ein Verbindungselement 304.3 verbunden.
  • Die erste Federeinrichtung 304.1 umfasst eine erste Schraubenfeder 304.4 und eine mechanisch parallel und konzentrisch dazu angeordnete zweite Schraubenfeder 304.5. Die zweite Federeinrichtung 304.2 ist in Form einer ringförmigen Gummischichtfeder gestaltet, die konzentrisch zu der ersten Federeinrichtung 304.1 angeordnet ist.
  • Die erste Federeinrichtung 304.1 weist in einer quer (im vorliegenden Beispiel senkrecht) zur Stützrichtung S verlaufenden Querrichtung T (in der dargestellten Ruhelage in der xy-Ebene) eine erste Quersteifigkeit auf, die größer ist als die zweite Quersteifigkeit, welche die Gummischichtfeder 304.2 in dieser Querrichtung T aufweist. Im vorliegenden Beispiel beträgt die zweite Quersteifigkeit der Gummischichtfeder 304.2 etwa 50% der ersten Quersteifigkeit der ersten Federeinrichtung 304.1. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch ein anderes Verhältnis zwischen der ersten Quersteifigkeit und der zweiten Quersteifigkeit gewählt sein kann.
  • Die beiden Schraubenfedern 304.4, 304.5 der ersten Federeinrichtung 304.1 sind an ihrem ersten Ende 304.6 auf dem (in Figur 4 nicht dargestellten) Drehgestell 102 abgestützt, während sich ihr zweites Ende 304.7 gegen eine erste Stützfläche 304.8 des Verbindungselements 304.3 abstützt. Die Gummischichtfeder 304.2 ist mit ihrem ersten Ende 304.9 wiederum auf einer zweiten Stützfläche 304.10 des Verbindungselements 304.3 abgestützt, während sich das zweite Ende 304.11 der Gummischichtfeder 304.2 über ein daran befestigtes Kontaktelement 304.12 an dem (in Figur 4 nicht dargestellten) Wagenkasten 103 abstützt.
  • Das Verbindungselement 304.3 übernimmt neben der Verbindung zwischen der ersten Federeinrichtung 304.1 und der zweiten Federeinrichtung 304.2 auch die Führung der beiden Schraubenfedern 304.4, 304.5 der ersten Federeinrichtung 304.1.
  • Das Verbindungselement 304.3 ist topfartig gestaltet, wobei der Topf zum Drehgestell 102 hin offen ist. Die erste Stützfläche 304.8 ist als Bodenstützfläche an einem inneren Bodenabschnitt 304.14 des Verbindungselements 304.3 ausgebildet, während die zweite Stützfläche 304.10 als Randstützfläche an einem äußeren Randabschnitt 304.13 des Verbindungselements 304.3 ausgebildet ist.
  • Die erste Stützfläche 304.8 und die zweite Stützfläche 304.10 weisen in entgegengesetzte, parallel zur Stützrichtung S verlaufende Richtungen und sind in Stützrichtung S um einen Stützflächenabstand D voneinander beabstandet, sodass die erste Stützfläche 304.8 in Stützrichtung S weiter von dem ersten Ende 304.6 der ersten Federeinrichtung 304.1 entfernt ist als die zweite Stützfläche 304.10. Demgemäß sind die erste Federeinrichtung 304.1 und die zweite Federeinrichtung 304.2 ineinander derart verschachtelt angeordnet, dass sich die durch die erste Schraubenfeder 304.4 definierte erste Hüllfläche der ersten Federeinrichtung 304.1 und die durch die Gummischichtfeder 304.2 definierte zweite Hüllfläche der zweiten Federeinrichtung 304.2 in der Stützrichtung S gegenseitig durchdringen bzw. ineinander eindringen.
  • Der Stützflächenabstand D beträgt dabei etwa 50% der Höhe (Abmessung in der Stützrichtung S) der zweiten Federeinrichtung 304.2, sodass die erste Hüllfläche der ersten Federeinrichtung 304.1 somit in 50% der zweiten Hüllfläche der zweiten Federeinrichtung 304.2 hineinragt. Diese verschachtelte Anordnung der mechanischen Serie angeordneten ersten und zweiten Federeinrichtung 304.1, 304.2 hat den Vorteil, dass bei einer vorgegebenen Gesamthöhe H der federnden Komponenten der Sekundärfederstufe 304 trotz einer großen ersten Höhe H1 der ersten Federeinrichtung 304.1 eine vergleichsweise große zweite Höhe H2 der zweiten Federeinrichtung 304.2 realisiert werden kann. Die Summe der ersten Höhe H 1 und der zweiten Höhe H2 übersteigt dabei die Gesamthöhe H (H1 + H2 > H).
  • Diese erfindungsgemäße Verschachtelung ermöglicht es, die zweite Höhe H2 der zweiten Federeinrichtung derart anzupassen, dass die Sekundärfederstufe 304 eine Quersteifigkeit aufweist, wie sie für bestimmte vorgebbare Komfortanforderungen hinsichtlich der Einleitung von Beschleunigungen in Querrichtung T in den Wagenkasten 103 erforderlich ist.
  • Es versteht sich hierbei, dass die beiden Federeinrichtungen bei anderen Varianten der Erfindung auch um ein hiervon abweichendes Maß ineinander eindringen können. Insbesondere kann die zweite Federeinrichtung in den durch die Gesamthöhe H vorgegebenen Grenzen, je nach den vorgegebenen Komfortanforderungen bzw. den Anforderungen an die zweite Quersteifigkeit, um einen beliebigen Bruchteil ihrer zweiten Höhe H2 in die erste Federeinrichtung eindringen.
  • Die Gestaltung mit der außen liegenden zweiten Federeinrichtung 304.2 hat dabei den besonderen Vorteil, dass sie sich zum einen einfach bei bereits bestehenden Sekundärfederstufen nachrüsten lässt, ohne dass ein Eingriff in die erste Federeinrichtung 304.1 erforderlich ist. Auch die Variation der zweiten Höhe H2 der zweite Federeinrichtung 304.2 lässt sich besonders einfach bewerkstelligen, da auch hierzu keinerlei Eingriff in die Gestaltung der ersten Federeinrichtung 304.1 erforderlich ist.
  • Wie Figur 4 weiterhin zu entnehmen ist, weist die zweite Federeinrichtung 304.2 auf halber Höhe wiederum eine Trennschicht in Form einer einvulkanisierten Metallscheibe 304.15 auf, deren Durchmesser so gewählt ist, dass am Innenumfang der zweiten Federeinrichtung 304.2 auf halber Höhe eine ringförmige erste Anschlagfläche 304.16 ausgebildet ist. Bei einer ausreichend großen Querauslenkung der zweiten Federeinrichtung 304.2 in der Querrichtung T schlägt diese erste Anschlagfläche 304.16 an einer zugeordneten zweiten Anschlagfläche 304.17 an, die an dem Verbindungselement 304.3 ausgebildet ist. Ist dies der Fall, kann der unterhalb der Metallscheibe 304.15 liegende untere Abschnitt 304.18 der zweiten Federeinrichtung 304.2 der Querauslenkung nicht mehr folgen. Eine weitere Querauslenkung kann dann nur noch durch den oberhalb der Metallscheibe 304.15 liegenden oberen Abschnitt 304.19 der zweiten Federeinrichtung 304.2 zur Verfügung gestellt werden. Diese weitere Querauslenkung mit spätestens dann beendet, wenn die Innenfläche des Kontaktelements 304.12 an dem Verbindungselement 304.3 anschlägt.
  • Durch die nach Anschlagen der beiden Anschlagflächen 304.16, 304.17 für die weitere Querauslenkung zur Verfügung stehende reduzierte Höhe ergibt sich ein schlagartiger Anstieg der zweiten Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung 304.2. Mithin wird also über dieses Anschlagflächenpaar aus den beiden Anschlagflächen 304.16, 304.17 eine progressive Charakteristik der Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung 304.2 erzielt. Dies kann insbesondere unter fahrdynamischen Gesichtspunkten aber auch unter Komfortgesichtspunkten von Vorteil sein.
  • Es versteht sich hierbei, dass bei anderen Varianten der Erfindung über die Höhe der zweiten Federeinrichtung auch eine andere Anzahl solcher Anschlagflächenpaare vorgesehen sein kann, um die Charakteristik der Quersteifigkeit der zweiten Federeinrichtung in mehreren Schritten zu verändern. Hierbei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Höhenabschnitte selbst durch eine entsprechende Wahl ihrer Geometrie und/oder ihrer Abmessungen und/oder ihres Werkstoffs selbst um (einzeln oder abschnittsweise) eine unterschiedliche Quersteifigkeit aufweisen, um die gewünschte Charakteristik der Quersteifigkeit zu erzielen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich Anhand von Beispielen beschrieben, bei denen die zweite Federeinrichtung an dem Ende der Federanordnung angeordnet ist, welches dem Wagenkasten zugewandt ist. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass eine solche zweite zusätzlich oder alternativ auch an dem Ende der Federanordnung vorgesehen ist, welches dem Fahrwerk zugewandt ist. Ebenso kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die zweite Federeinrichtung in den Bereich zwischen den beiden Enden der Federanordnung vorgesehen ist, wobei sie dann bevorzugt an beiden Enden in der beschriebenen Weise mit entsprechenden ersten Federeinrichtungen verschachtelt ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen eines Leichtbahnfahrzeugs beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung jedoch auch bei beliebigen anderen Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, zur Anwendung kommen kann.

Claims (18)

  1. Federanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit
    - einer ersten Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1 ) und
    - einer zweiten Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2), wobei
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) mechanisch in Serie angeordnet und zum Abstützen einer Komponente (103) des Fahrzeugs auf einer weiteren Komponente (102) des Fahrzeugs in einer Stützrichtung ausgebildet sind,
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) in einer quer zu der Stützrichtung verlaufenden Querrichtung eine erste Quersteifigkeit aufweist,
    - die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) in der Querrichtung eine zweite Quersteifigkeit aufweist, die kleiner ist als die erste Quersteifigkeit,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) in der Stützrichtung verschachtelt angeordnet sind.
  2. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federeinrichtung (104.1; 304.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2; 304.2) über wenigstens ein Verbindungselement (104.3; 304.3) miteinander verbunden sind.
  3. Federanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Verbindungselement (104.3; 304.3) topfartig mit einem inneren Bodenabschnitt (104.14; 304.14) und einem äußeren Randabschnitt (104.13; 304.13) ausgebildet ist, wobei
    - der Bodenabschnitt (104.14; 304.14) eine Bodenstützfläche (104.10; 304.8) aufweist und der Randabschnitt (104.13; 304.13) eine Randstützfläche (104.8; 304.10) aufweist,
    - die Bodenstützfläche (104.10; 304.8) und die Randstützfläche (104.8; 304.10) in Stützrichtung um einen Stützflächenabstand voneinander beabstandet sind und in entgegengesetzte, parallel zur Stützrichtung verlaufende Richtungen weisen und
    - die erste Federeinrichtung (304.1) auf der Bodenstützfläche (304.8) und die zweite Federeinrichtung (304.2) auf der Randstützfläche (304.10) abgestützt ist oder die erste Federeinrichtung (104.1) auf der Randstützfläche (104.8) und die zweite Federeinrichtung (104.2) auf der Bodenstützfläche (104.10) abgestützt ist.
  4. Federanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 304.1) in der Stützrichtung ein erstes Ende (104.6; 304.6) und ein zweites Ende (104.7; 304.7) aufweist,
    - das Verbindungselement (104.3; 304.3) eine erste Stützfläche (104.8; 304.8) für das zweite Ende (104.7; 304.7) der ersten Federeinrichtung (104.1; 304.1) und eine zweite Stützfläche (104.10; 304.10) für die zweite Federeinrichtung (104.2; 304.2) aufweist,
    - die erste Stützfläche (104.8; 304.8) und die zweite Stützfläche (104.10; 304.10) in Stützrichtung um einen Stützflächenabstand voneinander beabstandet sind und in entgegengesetzte, parallel zur Stützrichtung verlaufende Richtungen weisen, wobei
    - die erste Stützfläche (104.8; 304.8) in Stützrichtung weiter von dem ersten Ende (104.6; 304.6) der ersten Federeinrichtung (104.1; 304.1) entfernt ist als die zweite Stützfläche (104.10; 304.10).
  5. Federanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützflächenabstand wenigstens 25%, vorzugsweise wenigstens 50%, weiter vorzugsweise wenigstens 75%, der Abmessung der zweiten Federeinrichtung (104.2; 304.2) in Stützrichtung beträgt.
  6. Federanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anschlageinrichtung (104.16, 104.17; 304.16, 304.17) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Querauslenkung wenigstens eines Teils (104.18; 304.18) der zweiten Federeinrichtung (104.2; 304.2) bezüglich der ersten Federeinrichtung (104.1; 304.1) in der Querrichtung zu begrenzen.
  7. Federanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 304.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2; 304.2) über wenigstens ein Verbindungselement (104.3; 304.3) miteinander verbunden sind und
    - die Anschlageinrichtung (104.16, 104.17; 304.16, 304.17) wenigstens eine erste Anschlagfläche (104.16; 304.16) und eine zum Zusammenwirken mit der ersten Anschlagfläche (104.16; 304.16) vorgesehene zweite Anschlagfläche (104.17; 304.17) aufweist, wobei
    - die erste Anschlagfläche (104.16; 304.16) an der zweiten Federeinrichtung (104.2; 304.2) und die zweite Anschlagfläche (104.17; 304.17) an dem Verbindungselement (104.3; 304.3) ausgebildet ist.
  8. Federanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die zweite Federeinrichtung (104.2; 304.2) in der Stützrichtung mit ihrem ersten Ende (104.9; 304.9) auf dem Verbindungselement (104.3; 304.3) abgestützt ist und
    - die erste Anschlagfläche (104.16; 304.16) in der Stützrichtung um wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 35%, weiter vorzugsweise wenigstens 50%, der Abmessung der zweiten Federeinrichtung (104.2; 304.2) in der Stützrichtung von dem ersten Ende (104.9; 304.9) der zweiten Federeinrichtung (104.2; 304.2) beabstandet ist.
  9. Federanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) wenigstens ein nach Art einer Schraubenfeder ausgebildetes Federelement (104.4, 104.5; 204.4, 204.5; 304.4, 304.5 ) umfasst.
  10. Federanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 304.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2; 304.2) über wenigstens ein Verbindungselement (104.3; 304.3) miteinander verbunden sind und
    - das Verbindungselement (104.3; 304.3) zumindest einen Teil einer Querführung für das Federelement (104.4, 104.5; 204.4, 204.5; 304.4, 304.5 ) ausbildet.
  11. Federanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) wenigstens ein Kunststofffederelement, insbesondere ein Gummifederelement umfasst.
  12. Federanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) nach Art eines Schichtfederelements mit wenigstens zwei Kunststoffschichten (104.18, 104.19; 204.18, 204.19; 304.18, 304.19) und einer zwischen den beiden Kunststoffschichten (104.18, 104.19; 204.18, 204.19; 304.18, 304.19) angeordneten Trennschicht (104.15; 204.15; 304.15), insbesondere einer Metallschicht, ausgebildet ist.
  13. Federanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    - wenigstens eine Anschlageinrichtung (104.16, 104.17; 204.16, 204.17; 304.16, 304.17) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Querauslenkung wenigstens eines Teils der zweiten Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) bezüglich der ersten Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) in der Querrichtung zu begrenzen und
    - die Trennschicht (104.15; 204.15; 304.15) wenigstens eine Anschlagfläche (104.16; 204.16; 304.16) der Anschlageinrichtung (104.16, 104.17; 204.16, 204.17; 304.16, 304.17) definiert.
  14. Federanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Quersteifigkeit höchstens 50%, vorzugsweise höchstens 35%, weiter vorzugsweise höchstens 20%, der ersten Quersteifigkeit beträgt.
  15. Federanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) eine erste Hüllfläche definiert,
    - die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) eine zweite Hüllfläche definiert und
    - die erste Federeinrichtung (104.1; 204.1; 304.1) und die zweite Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) derart verschachtelt angeordnet sind, dass die erste Hüllfläche und die zweite Hüllfläche in der Stützrichtung um wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 35%, weiter vorzugsweise wenigstens 50%, der Abmessung der zweiten Federeinrichtung (104.2; 204.2; 304.2) in der Stützrichtung ineinander eindringen.
  16. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer ersten Komponente (103) und einer zweiten Komponente (102), dadurch gekennzeichnet, dass erste Komponente (103) auf der zweiten Komponente (102) über eine Federanordnung (104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche abgestützt ist.
  17. Fahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente ein Wagenkasten (103) des Fahrzeugs (101) ist und die zweite Komponente zumindest ein Teil eines Fahrwerks (102) des Fahrzeugs ist, insbesondere ein Fahrwerksrahmen (102.3) eines Fahrwerks (102) des Fahrzeugs (101) ist.
  18. Fahrzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass es als Leichtbahnfahrzeug (101) ausgebildet ist, das insbesondere zumindest teilweise in Niederflurbauweise ausgebildet ist.
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