EP4368472A1 - Suspension, preferably vehicle suspension, especially preferably rail vehicle suspension - Google Patents

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Publication number
EP4368472A1
EP4368472A1 EP23202576.7A EP23202576A EP4368472A1 EP 4368472 A1 EP4368472 A1 EP 4368472A1 EP 23202576 A EP23202576 A EP 23202576A EP 4368472 A1 EP4368472 A1 EP 4368472A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suspension
air spring
vehicle
sliding plate
electromagnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23202576.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Kranz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Original Assignee
ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ContiTech Luftfedersysteme GmbH filed Critical ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Publication of EP4368472A1 publication Critical patent/EP4368472A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B61F5/10—Bolster supports or mountings incorporating fluid springs

Definitions

  • the present invention relates to a suspension, preferably a vehicle suspension, particularly preferably a rail vehicle suspension, and to a vehicle with such a suspension.
  • Rail vehicle suspensions with an air spring are known, which are arranged between the body or car body and the chassis or subframe of a rail vehicle.
  • Such rail vehicle suspensions have a rim and an upper plate opposite the rim, whereby the rim is provided with a sliding plate and the rim and upper plate are arranged in such a way that if the air spring fails, the sliding plate and the upper plate lie against each other or on top of each other and the body is thus supported on the subframe.
  • Such rail vehicle suspensions usually have an air spring as the main spring and a rubber spring or block spring as the emergency spring.
  • the main spring and emergency spring are arranged between the car body and the subframe of the vehicle in such a way that if the main spring fails, the body is supported on the chassis by the emergency spring and the support is provided via opposing, interacting support and sliding surfaces or sliding plates/sliding elements on the body and chassis. These sliding plates then ensure reduced friction and problem-free support in emergency operation.
  • the EP 1 644 234 B1 a centering emergency spring support for an air spring, in which the bellows rims connected via the air spring have guide grooves that are intended to prevent a lateral offset of the car body in relation to the chassis when the car body rests on the emergency spring/additional spring.
  • the surfaces of the guide grooves and their counterparts that are inclined towards each other are provided with sliding elements in order to reduce friction in the event of twisting or transverse displacement of the car body relative to the chassis.
  • the lateral stiffness is an important factor in the operation of the suspension.
  • the lateral stiffness can be an important factor in ensuring driving stability.
  • the lateral stiffness is predetermined by the design and therefore cannot be changed.
  • the suspension must therefore be designed with a certain lateral stiffness so that the specified lateral stiffness fits the application as well as possible, i.e. as well as possible to the object that is to be suspended or supported with such a suspension. In operating conditions that deviate from this, a non-optimal lateral stiffness must be accepted.
  • One object of the present invention is to provide a suspension, preferably a vehicle suspension, particularly preferably a rail vehicle suspension, of the type described at the beginning, so that the lateral stiffness of the suspension can be better adapted to the respective application. This should be possible as simply, space-saving, inexpensive and/or reliably as possible. At the very least, an alternative to the known possibilities should be made available.
  • the present invention relates to a suspension, preferably a vehicle suspension, particularly preferably a rail vehicle suspension, with an air spring with an air spring bellows which is arranged between a sliding plate and a top plate, wherein the air spring is designed to be arranged in series between two bodies to be dampened in terms of vibration, preferably between a chassis and a body of a vehicle.
  • the suspension is characterized in that the sliding plate of the air spring is made of metal and the upper plate has at least one electromagnet which is designed and configured to exert attractive and repulsive magnetic forces on the sliding plate.
  • the upper plate of the air spring can be made of metal and the sliding plate can have at least one electromagnet which is designed and configured to exert attractive and repulsive magnetic forces on the sliding plate.
  • the sliding plate or the top plate can have a metal element in sections or completely or can be a metal element or can also be made of plastic with a metallic admixture.
  • the sliding plate can have a sliding element which is received, ie held, in a corresponding receptacle of the sliding plate, ie in a sliding element receptacle or by a sliding element carrier.
  • the sliding element and/or the sliding element receptacle or the sliding element carrier can be made of metal, ie made of metal or with a metallic admixture.
  • an electromagnetic force can be generated in this way between the sliding plate and the upper plate of the suspension.
  • this electromagnetic force can have an attractive or repulsive effect.
  • the strength of the electromagnetic force can be influenced by the current strength of the electromagnet's supply.
  • the present invention is based on the knowledge that forces can be generated in this way between the electromagnet and the metal counterpart, which can influence the lateral stiffness of the suspension. Accordingly, the lateral stiffness of the suspension can be changed during operation, which can be done statically, i.e. to a predetermined value, or dynamically, i.e. continuously changing during use and in particular during ferry operation.
  • the lateral stiffness of the suspension can be better adapted to the respective application than was previously possible with a structurally fixed design.
  • the lateral stiffness of the suspension can be changed during operation.
  • the suspension has a control unit which is designed and configured to operate the electromagnet to generate the attractive and repulsive magnetic forces, wherein the control unit is further designed and configured to generate a predetermined lateral stiffness of the air spring by means of the attractive and repulsive magnetic forces.
  • the suspension has an additional spring with an elastomer body which is arranged between an inner body and an outer body, wherein the sliding plate of the air spring and the outer body of the additional spring are fixedly connected to one another, wherein the additional spring is designed to be arranged in series between the air spring and the one body to be dampened in terms of vibration, preferably the chassis of the vehicle.
  • the present invention also relates to a vehicle, preferably a rail vehicle, with at least one suspension as described above. This allows the suspension according to the invention to be implemented and used in a vehicle.
  • the invention is based on the knowledge that when using air spring systems, especially in rail vehicles, the lateral stiffness can be an important factor in ensuring driving stability. It can therefore be advantageous for the user or operator of a rail vehicle to be able to adjust the lateral stiffness of the air spring even during of the operation or driving operation. This is not currently possible or not known.
  • the aim is therefore to create a way to change the lateral stiffness of an air spring or a belt bellows (secondary suspension) during operation or driving.
  • the core idea of the present invention is based on changing the lateral stiffness of an air spring system by applying a magnetic field.
  • An electromagnet integrated into the top plate of the air spring system has the metal sliding plate carrier of the additional spring as its counterpart.
  • an electromagnetic force is generated on the sliding plate carrier, which is located below the top plate. The top plate and thus the car body can thus be prevented from moving laterally, which in this case is equivalent to a change in the lateral stiffness of the air spring system.
  • the integrated electromagnet can take on different geometric shapes. It would also be conceivable to attach the magnet on the opposite side (sliding plate carrier, additional spring).
  • the lateral stiffness of the car body can advantageously be changed during operation.
  • the actual secondary spring can remain largely unchanged.
  • the evaluation of the applied field strength can enable conclusions to be drawn about the driving dynamics.
  • the above figures are described in Cartesian coordinates with a longitudinal direction X, a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction X (not shown) and a vertical direction Z perpendicular to both the longitudinal direction X and the transverse direction.
  • the longitudinal direction X can also be referred to as depth X, the transverse direction as width and the vertical direction Z as height Z.
  • the longitudinal direction X and the transverse direction together form the horizontal, which can also be referred to as the horizontal plane.
  • the longitudinal direction X, the transverse direction and the vertical direction Z can also be referred to together as spatial directions X, Z or as Cartesian spatial directions X, Z.
  • a suspension 2 according to the invention is considered as a vehicle suspension 2 using the example of a rail vehicle suspension 2.
  • the rail vehicle suspension 2 is arranged in the vertical direction Z between a chassis 10, also called a subframe 10, and a body 11 of a vehicle 1.
  • the vehicle 1 is considered using the example of a rail vehicle 1 or a short-distance railcar 1, see Figure 1 .
  • the rail vehicle suspension 2 has, viewed in the vertical direction Z starting from below, a chassis attachment 20 which is connected to the chassis 10 of the rail vehicle 1.
  • An additional spring 21 is arranged on the chassis attachment 20, which has a metallic inner body 21a in the form of a metallic inner cone 21a, an elastomer body 21b vulcanized to this and a metallic outer body 21c in the form of a metallic rim 21c vulcanized to this.
  • a metallic sliding plate 22 is fixedly connected to the outer body 21c of the additional spring 21 in the vertical direction Z, which sliding plate 22 has a receptacle 22a or a carrier 22a, also referred to as a sliding element holder 22a or as a sliding element carrier 22a, with a sliding element 22b received there. Furthermore, an edge (not designated) of an air spring bellows 23 is arranged radially in a fixed manner on the outer body 21c of the additional spring 21. A metallic upper plate 24 is arranged in a fixed manner on the other end of the air spring bellows 23 or on its other edge (not designated).
  • the air spring bellows 23, the additional spring 21 and the upper plate 24 enclose an inner volume 23a of the air spring bellows 23 in an airtight manner, which is accessible from the outside by means of an air connection 25 in order to increase and reduce the amount of air within the air spring bellows 23.
  • An electromagnet 26 is arranged on or in the top plate 24.
  • the electromagnet 26 is aligned axially with the sliding plate 22 or the additional spring 21.
  • the electromagnet 26 is connected to a control unit 27 and to an evaluation unit 28, so that the electromagnet 26 can be fed and operated by the control unit 27 and the operating parameters of the electromagnet 26 can be evaluated by the evaluation unit 28.
  • the strength of the magnetic field that can be generated by the electromagnet 26 can thus be influenced by the control unit 27 by means of the amplitude of the electric current.
  • control unit 27 can generate an electromagnetic force between the electromagnet 26 and the sliding plate 22, which can be attractive or repulsive depending on the polarity of the electric current. This can influence and change the lateral stiffness of the suspension 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federung (2), vorzugsweise Fahrzeugfederung (2), besonders vorzugsweise Schienenfahrzeugfederung (2), mit einer Luftfeder mit einem Luftfederbalg (23), welcher zwischen einer Gleitplatte (22) und einer Oberplatte (24) angeordnet ist, wobei die Luftfeder ausgebildet ist, zwischen zwei schwingungstechnisch zu dämpfenden Körpern, vorzugsweise zwischen einem Fahrgestell (10) und einer Karosserie (11) eines Fahrzeugs (1), in Reihe angeordnet zu werden. Die Federung (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (22) der Luftfeder metallisch ausgebildet ist und die Oberplatte (24) wenigstens einen Elektromagneten (26) aufweist, welcher ausgebildet und eingerichtet ist, anziehende und abstoßende magnetische Kräfte auf die Gleitplatte (22) auszuüben, oder umgekehrt.The present invention relates to a suspension (2), preferably vehicle suspension (2), particularly preferably rail vehicle suspension (2), with an air spring with an air spring bellows (23) which is arranged between a sliding plate (22) and an upper plate (24), wherein the air spring is designed to be arranged in series between two bodies to be dampened in terms of vibration, preferably between a chassis (10) and a body (11) of a vehicle (1). The suspension (2) is characterized in that the sliding plate (22) of the air spring is made of metal and the upper plate (24) has at least one electromagnet (26) which is designed and configured to exert attractive and repulsive magnetic forces on the sliding plate (22), or vice versa.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federung, vorzugsweise eine Fahrzeugfederung, besonders vorzugsweise eine Schienenfahrzeugfederung, sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Federung.The present invention relates to a suspension, preferably a vehicle suspension, particularly preferably a rail vehicle suspension, and to a vehicle with such a suspension.

Bekannt sind Schienenfahrzeugfederungen mit einer Luftfeder, welche zwischen Karosserie bzw. Wagenkasten und Fahrwerk bzw. Fahrschemel eines Schienenfahrzeugs angeordnet sind. Derartige Schienenfahrzeugfederungen weisen eine Felge und eine der Felge gegenüberliegende Oberplatte auf, wobei die Felge mit einer Gleitplatte versehen ist und Felge und Oberplatte so angeordnet sind, dass bei einem Ausfall der Luftfeder die Gleitplatte und die Oberplatte aneinander bzw. aufeinander liegen und so die Karosserie am Fahrschemel abgestützt ist.Rail vehicle suspensions with an air spring are known, which are arranged between the body or car body and the chassis or subframe of a rail vehicle. Such rail vehicle suspensions have a rim and an upper plate opposite the rim, whereby the rim is provided with a sliding plate and the rim and upper plate are arranged in such a way that if the air spring fails, the sliding plate and the upper plate lie against each other or on top of each other and the body is thus supported on the subframe.

Derartige Schienenfahrzeugfederungen weisen üblicherweise eine Luftfeder als Hauptfeder und eine Gummifeder oder Blockfeder als Notfeder auf. Hauptfeder und Notfeder sind zwischen Wagenkasten und Fahrschemel des Fahrzeuges so angeordnet, dass bei einem Ausfall der Hauptfeder die Karosserie am Fahrwerk durch die Notfeder abgestützt wird und die Abstützung über gegenüberliegende zusammenwirkende karosserieseitige und fahrgestellseitige Auflage- und Gleitflächen bzw. Gleitplatten/Gleitelemente erfolgt. Diese Gleitplatten sorgen dann für eine verminderte Reibung und für eine problemlose Abstützung im Notlaufbetrieb.Such rail vehicle suspensions usually have an air spring as the main spring and a rubber spring or block spring as the emergency spring. The main spring and emergency spring are arranged between the car body and the subframe of the vehicle in such a way that if the main spring fails, the body is supported on the chassis by the emergency spring and the support is provided via opposing, interacting support and sliding surfaces or sliding plates/sliding elements on the body and chassis. These sliding plates then ensure reduced friction and problem-free support in emergency operation.

Hierzu offenbart die EP 1 644 234 B1 eine zentrierende Notfederabstützung für eine Luftfeder, bei der die über die Luftfeder verbundenen Balgfelgen Führungsnuten aufweisen, die bei Auflage des Wagenkastens auf der Notfeder/Zusatzfeder einen seitlichen Versatz des Wagenkastens in Bezug auf das Fahrgestell verhindern sollen. Die einander zugeneigten Flächen der Führungsnuten und ihrer Gegenstücke sind mit Gleitelementen versehen, um bei Verdrehungen oder Querverschiebungen des Wagenkastens relativ zum Fahrgestell die Reibung zu vermindern.The EP 1 644 234 B1 a centering emergency spring support for an air spring, in which the bellows rims connected via the air spring have guide grooves that are intended to prevent a lateral offset of the car body in relation to the chassis when the car body rests on the emergency spring/additional spring. The surfaces of the guide grooves and their counterparts that are inclined towards each other are provided with sliding elements in order to reduce friction in the event of twisting or transverse displacement of the car body relative to the chassis.

Bei derartigen Federungen stellt die laterale, d.h. die seitliche, Steifigkeit eine wichtige Größe im Betrieb der Federung dar. Insbesondere bei der Verwendung von Luftfedersystemen, insbesondere bei Schienenfahrzeugen, kann die laterale Steifigkeit eine wichtige Größe bei der Gewährleistung der Fahrstabilität sein.In such suspensions, the lateral, i.e. sideways, stiffness is an important factor in the operation of the suspension. In particular, when using air suspension systems, especially in rail vehicles, the lateral stiffness can be an important factor in ensuring driving stability.

Die laterale Steifigkeit ist jedoch konstruktiv vorgegeben und somit unveränderlich. Die Federung ist also mit einer bestimmten lateralen Steifigkeit so auszulegen, dass die festgelegte laterale Steifigkeit möglichst gut zum Anwendungsfall passt, d.h. möglichst gut zu dem Objekt, welches mit einer derartigen Federung gefedert bzw. gelagert werden soll. Bei hiervon abweichenden Betriebszuständen ist eine nicht-optimale laterale Steifigkeit zu akzeptieren.However, the lateral stiffness is predetermined by the design and therefore cannot be changed. The suspension must therefore be designed with a certain lateral stiffness so that the specified lateral stiffness fits the application as well as possible, i.e. as well as possible to the object that is to be suspended or supported with such a suspension. In operating conditions that deviate from this, a non-optimal lateral stiffness must be accepted.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Federung, vorzugsweise eine Fahrzeugfederung, besonders vorzugsweise eine Schienenfahrzeugfederung, der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, so dass die laterale Steifigkeit der Federung besser auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden kann. Dies soll möglichst einfach, bauraumsparend, kostengünstig und bzw. oder verlässlich erfolgen können. Zumindest soll eine Alternative zu den bekannten Möglichkeiten zur Verfügung gestellt werden.One object of the present invention is to provide a suspension, preferably a vehicle suspension, particularly preferably a rail vehicle suspension, of the type described at the beginning, so that the lateral stiffness of the suspension can be better adapted to the respective application. This should be possible as simply, space-saving, inexpensive and/or reliably as possible. At the very least, an alternative to the known possibilities should be made available.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Federung sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention by a suspension and by a vehicle having the features of the independent claims. Advantageous further developments are described in the subclaims.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Federung, vorzugsweise eine Fahrzeugfederung, besonders vorzugsweise eine Schienenfahrzeugfederung, mit einer Luftfeder mit einem Luftfederbalg, welcher zwischen einer Gleitplatte und einer Oberplatte angeordnet ist, wobei die Luftfeder ausgebildet ist, zwischen zwei schwingungstechnisch zu dämpfenden Körpern, vorzugsweise zwischen einem Fahrgestell und einer Karosserie eines Fahrzeugs, in Reihe angeordnet zu werden.Thus, the present invention relates to a suspension, preferably a vehicle suspension, particularly preferably a rail vehicle suspension, with an air spring with an air spring bellows which is arranged between a sliding plate and a top plate, wherein the air spring is designed to be arranged in series between two bodies to be dampened in terms of vibration, preferably between a chassis and a body of a vehicle.

Die Federung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte der Luftfeder metallisch ausgebildet ist und die Oberplatte wenigstens einen Elektromagneten aufweist, welcher ausgebildet und eingerichtet ist, anziehende und abstoßende magnetische Kräfte auf die Gleitplatte auszuüben. Alternativ kann umgekehrt die Oberplatte der Luftfeder metallisch ausgebildet sein und die Gleitplatte wenigstens einen Elektromagneten aufweisen, welcher ausgebildet und eingerichtet ist, anziehende und abstoßende magnetische Kräfte auf die Gleitplatte auszuüben.The suspension is characterized in that the sliding plate of the air spring is made of metal and the upper plate has at least one electromagnet which is designed and configured to exert attractive and repulsive magnetic forces on the sliding plate. Alternatively, the upper plate of the air spring can be made of metal and the sliding plate can have at least one electromagnet which is designed and configured to exert attractive and repulsive magnetic forces on the sliding plate.

In jedem Fall kann die Gleitplatte bzw. die Oberplatte abschnittsweise oder vollständig ein Metallelement aufweisen bzw. ein Metallelement sein oder auch aus Kunststoff mit metallischer Beimischung ausgebildet sein. Die Gleitplatte kann ein Gleitelement aufweisen, welches in einer entsprechenden Aufnahme der Gleitplatte, d.h. in einer Gleitelementaufnahme bzw. von einem Gleitelementträger, aufgenommen, d.h. gehalten, wird. Entsprechend kann das Gleitelement und bzw. oder die Gleitelementaufnahme bzw. der Gleitelementträger metallisch, d.h. aus Metall oder mit einer metallischen Beimischung, ausgebildet sein.In any case, the sliding plate or the top plate can have a metal element in sections or completely or can be a metal element or can also be made of plastic with a metallic admixture. The sliding plate can have a sliding element which is received, ie held, in a corresponding receptacle of the sliding plate, ie in a sliding element receptacle or by a sliding element carrier. Accordingly, the sliding element and/or the sliding element receptacle or the sliding element carrier can be made of metal, ie made of metal or with a metallic admixture.

In jedem Fall kann auf diese Art und Weise eine elektromagnetische Kraft zwischen Gleitplatte und Oberplatte der Federung erzeugt werden. Je nach Speisung bzw. Polung des Elektromagneten kann diese elektromagnetische Kraft anziehend oder abstoßend wirken. Über die Stromstärke der Speisung des Elektromagneten kann die Stärke der elektromagnetischen Kraft beeinflusst werden.In any case, an electromagnetic force can be generated in this way between the sliding plate and the upper plate of the suspension. Depending on the supply or polarity of the electromagnet, this electromagnetic force can have an attractive or repulsive effect. The strength of the electromagnetic force can be influenced by the current strength of the electromagnet's supply.

Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass zwischen Elektromagnet und metallischem Gegenüber auf diese Art und Weise Kräfte erzeugt werden können, welche die laterale Steifigkeit der Federung beeinflussen können. Entsprechend kann die laterale Steifigkeit der Federung im Betrieb geändert werden, was statisch, d.h. auf einen vorbestimmten Wert, oder dynamisch, d.h. sich während der Nutzung und insbesondere während des Fährbetriebs kontinuierlich ändernd, erfolgen kann.The present invention is based on the knowledge that forces can be generated in this way between the electromagnet and the metal counterpart, which can influence the lateral stiffness of the suspension. Accordingly, the lateral stiffness of the suspension can be changed during operation, which can be done statically, i.e. to a predetermined value, or dynamically, i.e. continuously changing during use and in particular during ferry operation.

In jedem Fall kann hierdurch die laterale Steifigkeit der Federung besser auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden als dies bisher durch eine konstruktive feste Auslegung möglich ist. Insbesondere kann eine Veränderung der lateralen Steifigkeit der Federung im Betrieb erfolgen.In any case, the lateral stiffness of the suspension can be better adapted to the respective application than was previously possible with a structurally fixed design. In particular, the lateral stiffness of the suspension can be changed during operation.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Federung eine Steuerungseinheit auf, welche ausgebildet und eingerichtet ist, den Elektromagneten zur Erzeugung der anziehenden und abstoßenden magnetischen Kräfte zu betreiben, wobei die Steuerungseinheit ferner ausgebildet und eingerichtet ist, mittels der anziehenden und abstoßenden magnetischen Kräfte eine vorbestimmte laterale Steifigkeiten der Luftfeder zu erzeugen. Dies kann eine konkrete Möglichkeit der Umsetzung darstellen.According to one aspect of the invention, the suspension has a control unit which is designed and configured to operate the electromagnet to generate the attractive and repulsive magnetic forces, wherein the control unit is further designed and configured to generate a predetermined lateral stiffness of the air spring by means of the attractive and repulsive magnetic forces. This can represent a concrete possibility of implementation.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Federung eine Auswerteeinheit auf, welche ausgebildet und eingerichtet ist,

  • wenigstens einen Betriebsparameter, vorzugsweise die angelegte Spannung, des Elektromagneten zu erhalten und
  • basierend auf dem erhaltenen Betriebsparameter des Elektromagneten wenigstens einen Parameter eines Objekts, vorzugsweise eines Fahrzeugs, besonders vorzugsweise eines Schienenfahrzeugs, welche die Federung verwendet, zu bestimmen.
According to a further aspect of the invention, the suspension has an evaluation unit which is designed and arranged
  • to obtain at least one operating parameter, preferably the applied voltage, of the electromagnet and
  • to determine at least one parameter of an object, preferably a vehicle, particularly preferably a rail vehicle, which uses the suspension based on the obtained operating parameter of the electromagnet.

Dies kann es ermöglichen, entsprechende Rückschlüsse aus dem Betrieb des Elektromagneten auf das Betriebsverhalten der Federung bzw. des gefederten Objekts zu ziehen. Diese Erkenntnisse können auch zum Betrieb der Federung genutzt werden.This can make it possible to draw conclusions from the operation of the electromagnet about the operating behavior of the suspension or the sprung object. This knowledge can also be used to operate the suspension.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Federung eine Zusatzfeder mit einem Elastomerkörper auf, welcher zwischen einem Innenkörper und einem Außenkörper angeordnet ist, wobei die Gleitplatte der Luftfeder und der Außenkörper der Zusatzfeder feststehend miteinander verbunden sind, wobei die Zusatzfeder ausgebildet ist, zwischen der Luftfeder und dem einen schwingungstechnisch zu dämpfenden Körper, vorzugsweise dem Fahrgestell des Fahrzeugs, in Reihe angeordnet zu werden. Hierdurch können die Eigenschaften und Vorteile einer Zusatzfeder auch bei der erfindungsgemäßen Federung genutzt werden.According to a further aspect of the invention, the suspension has an additional spring with an elastomer body which is arranged between an inner body and an outer body, wherein the sliding plate of the air spring and the outer body of the additional spring are fixedly connected to one another, wherein the additional spring is designed to be arranged in series between the air spring and the one body to be dampened in terms of vibration, preferably the chassis of the vehicle. As a result, the properties and advantages of an additional spring can also be used in the suspension according to the invention.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Schienenfahrzeug, mit wenigstens einer Federung wie zuvor beschrieben. Hierdurch kann eine Umsetzung und Nutzung der erfindungsgemäßen Federung bei einem Fahrzeug erfolgen.The present invention also relates to a vehicle, preferably a rail vehicle, with at least one suspension as described above. This allows the suspension according to the invention to be implemented and used in a vehicle.

Mit anderen Worten liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Verwendung von Luftfedersystemen, insbesondere bei Schienenfahrzeugen, die laterale Steifigkeit eine wichtige Größe bei der Gewährleistung der Fahrstabilität sein kann. Für den Anwender bzw. für den Betreiber eines Schienenfahrzeugs kann es daher vorteilhaft sein, die laterale Steifigkeit der Luftfeder auch während des Betriebs bzw. des Fahrbetriebs verändern zu können. Dies ist bisher nicht möglich bzw. nicht bekannt.In other words, the invention is based on the knowledge that when using air spring systems, especially in rail vehicles, the lateral stiffness can be an important factor in ensuring driving stability. It can therefore be advantageous for the user or operator of a rail vehicle to be able to adjust the lateral stiffness of the air spring even during of the operation or driving operation. This is not currently possible or not known.

Es soll daher eine Möglichkeit geschaffen werden, während des Betriebs bzw. des Fahrbetriebes die lateralen Steifigkeit einer Luftfeder bzw. eines Gürtelbalges (Sekundärfederung) zu verändern.The aim is therefore to create a way to change the lateral stiffness of an air spring or a belt bellows (secondary suspension) during operation or driving.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung beruht auf der Veränderung der lateralen Steifigkeit eines Luftfedersystems durch Anlegen eines Magnetfeldes. Ein in die Oberplatte des Luftfedersystems integrierter Elektromagnet hat als Gegenpart den metallischen Gleitplattenträger der Zusatzfeder. Bei Stromfluss durch den Elektromagnet in der Oberplatte wird eine elektromagnetische Kraft auf den Gleitplattenträger erzeugt, welche sich unterhalb der Oberplatte befinden. Die Oberplatte und damit der Wagenkasten kann so an seiner lateralen Bewegung behindert werden, was in diesem Fall gleichbedeutend mit einer Veränderung der lateralen Steifigkeiten des Luftfedersystems ist.The core idea of the present invention is based on changing the lateral stiffness of an air spring system by applying a magnetic field. An electromagnet integrated into the top plate of the air spring system has the metal sliding plate carrier of the additional spring as its counterpart. When current flows through the electromagnet in the top plate, an electromagnetic force is generated on the sliding plate carrier, which is located below the top plate. The top plate and thus the car body can thus be prevented from moving laterally, which in this case is equivalent to a change in the lateral stiffness of the air spring system.

Der integrierte Elektromagnet kann unterschiedliche geometrische Formen annehmen. Es wäre auch denkbar den Magnet auf der Gegenseite (Gleitplattenträger, Zusatzfeder) anzubringen.The integrated electromagnet can take on different geometric shapes. It would also be conceivable to attach the magnet on the opposite side (sliding plate carrier, additional spring).

In jedem Fall kann vorteilhafter Weise die Veränderung der lateralen Steifigkeiten des Wagenkastens auch während des Betriebes erfolgen. Die eigentliche Sekundärfeder kann weitgehend unverändert bleiben. Die Auswertung der angelegten Feldstarke kann Rückschlüsse auf die Fahrdynamik ermöglichen.In any case, the lateral stiffness of the car body can advantageously be changed during operation. The actual secondary spring can remain largely unchanged. The evaluation of the applied field strength can enable conclusions to be drawn about the driving dynamics.

Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1
eine seitliche schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs am Beispiel eines Schienenfahrzeugs; und
Fig. 2
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Federung am Beispiel einer Schienenfahrzeugfederung.
An embodiment and further advantages of the invention are explained below in connection with the following figures. Therein shows:
Fig.1
a side schematic representation of a vehicle according to the invention using the example of a rail vehicle; and
Fig. 2
a schematic sectional view of a suspension according to the invention using the example of a rail vehicle suspension.

Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in kartesischen Koordinaten mit einer Längsrichtung X, einer zur Längsrichtung X senkrecht ausgerichteten Querrichtung (nicht dargestellt) sowie einer sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung senkrecht ausgerichteten vertikalen Richtung Z. Die Längsrichtung X kann auch als Tiefe X, die Querrichtung auch als Breite und die vertikale Richtung Z auch als Höhe Z bezeichnet werden. Die Längsrichtung X und die Querrichtung bilden gemeinsam die Horizontale, welche auch als horizontale Ebene bezeichnet werden kann. Die Längsrichtung X, die Querrichtung und die vertikale Richtung Z können gemeinsam auch als Raumrichtungen X, Z bzw. als kartesische Raumrichtungen X, Z bezeichnet werden.The above figures are described in Cartesian coordinates with a longitudinal direction X, a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction X (not shown) and a vertical direction Z perpendicular to both the longitudinal direction X and the transverse direction. The longitudinal direction X can also be referred to as depth X, the transverse direction as width and the vertical direction Z as height Z. The longitudinal direction X and the transverse direction together form the horizontal, which can also be referred to as the horizontal plane. The longitudinal direction X, the transverse direction and the vertical direction Z can also be referred to together as spatial directions X, Z or as Cartesian spatial directions X, Z.

Eine erfindungsgemäße Federung 2 wird als Fahrzeugfederung 2 am Beispiel einer Schienenfahrzeugfederung 2 betrachtet. Die Schienenfahrzeugfederung 2 ist in der vertikalen Richtung Z zwischen einem Fahrgestell 10, auch Fahrschemel 10 genannt, und einer Karosserie 11 eines Fahrzeugs 1 angeordnet. Das Fahrzeug 1 wird am Beispiel eines Schienenfahrzeugs 1 bzw. eines Kurzstreckentriebwagens 1 betrachtet, siehe Figur 1.A suspension 2 according to the invention is considered as a vehicle suspension 2 using the example of a rail vehicle suspension 2. The rail vehicle suspension 2 is arranged in the vertical direction Z between a chassis 10, also called a subframe 10, and a body 11 of a vehicle 1. The vehicle 1 is considered using the example of a rail vehicle 1 or a short-distance railcar 1, see Figure 1 .

Die Schienenfahrzeugfederung 2 weist, in der vertikalen Richtung Z von unten anfangend betrachtet, eine Fahrgestellbefestigung 20 auf, welche mit dem Fahrgestell 10 des Schienenfahrzeugs 1 verbunden ist. Auf der Fahrgestellbefestigung 20 drauf ist eine Zusatzfeder 21 angeordnet, welche einen metallischen Innenkörper 21a in Form eines metallischen Innenkegels 21a, an diesem anvulkanisiert einen Elastomerkörper 21b und hieran anvulkanisiert einen metallischen Außenkörper 21c in Form einer metallischen Felge 21c aufweist.The rail vehicle suspension 2 has, viewed in the vertical direction Z starting from below, a chassis attachment 20 which is connected to the chassis 10 of the rail vehicle 1. An additional spring 21 is arranged on the chassis attachment 20, which has a metallic inner body 21a in the form of a metallic inner cone 21a, an elastomer body 21b vulcanized to this and a metallic outer body 21c in the form of a metallic rim 21c vulcanized to this.

Mit dem Außenkörper 21c der Zusatzfeder 21 ist in der vertikalen Richtung Z eine metallische Gleitplatte 22 feststehend verbunden, welche eine Aufnahme 22a bzw. einen Träger 22a, auch als Gleitelementaufnahme 22a bzw. als Gleitelementträger 22a zu bezeichnen, mit einem dort aufgenommenen Gleitelement 22b aufweist. Ferner ist radial ein Rand (nicht bezeichnet) eines Luftfederbalgs 23 an dem Außenkörper 21c der Zusatzfeder 21 feststehend angeordnet. An dem anderen Ende des Luftfederbalgs 23 bzw. an dessen anderem Rand (nicht bezeichnet) ist eine metallische Oberplatte 24 feststehend angeordnet. Der Luftfederbalg 23, die Zusatzfeder 21 und die Oberplatte 24 schließen luftdicht ein Innenvolumen 23a des Luftfederbalgs 23 ein, welches mittels eines Luftanschlusses 25 von außen zugänglich ist, um die Luftmenge innerhalb des Luftfederbalgs 23 zu erhöhen und zu reduzieren.A metallic sliding plate 22 is fixedly connected to the outer body 21c of the additional spring 21 in the vertical direction Z, which sliding plate 22 has a receptacle 22a or a carrier 22a, also referred to as a sliding element holder 22a or as a sliding element carrier 22a, with a sliding element 22b received there. Furthermore, an edge (not designated) of an air spring bellows 23 is arranged radially in a fixed manner on the outer body 21c of the additional spring 21. A metallic upper plate 24 is arranged in a fixed manner on the other end of the air spring bellows 23 or on its other edge (not designated). The air spring bellows 23, the additional spring 21 and the upper plate 24 enclose an inner volume 23a of the air spring bellows 23 in an airtight manner, which is accessible from the outside by means of an air connection 25 in order to increase and reduce the amount of air within the air spring bellows 23.

An bzw. in der Oberplatte 24 ist ein Elektromagnet 26 angeordnet. Der Elektromagnet 26 ist axial zur Gleitplatte 22 bzw. zur Zusatzfeder 21 ausgerichtet. Der Elektromagnet 26 ist mit einer Steuerungseinheit 27 sowie mit einer Auswerteeinheit 28 verbunden, so dass der Elektromagnet 26 von der Steuerungseinheit 27 gespeist und betrieben sowie die Betriebsparameter des Elektromagneten 26 von der Auswerteeinheit 28 ausgewertet werden können. Die Stärke des Magnetfelds, welches vom Elektromagneten 26 erzeugt werden kann, kann somit von der Steuerungseinheit 27 mittels der Amplitude des elektrischen Stroms beeinflusst werden.An electromagnet 26 is arranged on or in the top plate 24. The electromagnet 26 is aligned axially with the sliding plate 22 or the additional spring 21. The electromagnet 26 is connected to a control unit 27 and to an evaluation unit 28, so that the electromagnet 26 can be fed and operated by the control unit 27 and the operating parameters of the electromagnet 26 can be evaluated by the evaluation unit 28. The strength of the magnetic field that can be generated by the electromagnet 26 can thus be influenced by the control unit 27 by means of the amplitude of the electric current.

Entsprechend kann bei der Nutzung bzw. im Betrieb der Federung 2 seitens der Steuerungseinheit 27 eine elektromagnetische Kraft zwischen dem Elektromagneten 26 und der Gleitplatte 22 erzeugt werden, welche je nach Polung des elektrischen Stroms anziehend oder abstoßend sein kann. Hierdurch kann die laterale Steifigkeit der Federung 2 beeinflusst und verändert werden.Accordingly, when using or operating the suspension 2, the control unit 27 can generate an electromagnetic force between the electromagnet 26 and the sliding plate 22, which can be attractive or repulsive depending on the polarity of the electric current. This can influence and change the lateral stiffness of the suspension 2.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)List of reference symbols (part of the description)

XX
Längsrichtung; TiefeLengthwise; Depth
ZZ
vertikale Richtung; Höhevertical direction; height
11
Fahrzeug; Schienenfahrzeug; KurzstreckentriebwagenVehicle; rail vehicle; short-distance railcar
1010
Fahrgestell; FahrschemelChassis; subframe
1111
Karosseriebody
22
Federung; Fahrzeugfederung; SchienenfahrzeugfederungSuspension; vehicle suspension; rail vehicle suspension
2020
FahrgestellbefestigungChassis mounting
2121
ZusatzfederAdditional spring
21a21a
Innenkörper bzw. Innenkegel der Zusatzfeder 21Inner body or inner cone of the additional spring 21
21b21b
Elastomerkörper der Zusatzfeder 21Elastomer body of the additional spring 21
21c21c
Außenkörper bzw. Felge der Zusatzfeder 21Outer body or rim of the additional spring 21
2222
GleitplatteSliding plate
22a22a
Aufnahme der Gleitplatte 22 bzw. Träger der Gleitplatte 22 für Gleitelement 22b; Gleitelementaufnahme; GleitelementträgerHolder for the sliding plate 22 or carrier for the sliding plate 22 for sliding element 22b; sliding element holder; sliding element carrier
22b22b
Gleitelement der Gleitplatte 22Sliding element of the sliding plate 22
2323
LuftfederbalgAir spring bellows
23a23a
Innenvolumen des Luftfederbalgs 23Internal volume of the air spring bellows 23
2424
OberplatteTop plate
2525
LuftanschlussAir connection
2626
ElektromagnetElectromagnet
2727
SteuerungseinheitControl unit
2828
AuswerteeinheitEvaluation unit

Claims (5)

Federung (2), vorzugsweise Fahrzeugfederung (2), besonders vorzugsweise Schienenfahrzeugfederung (2), mit einer Luftfeder mit einem Luftfederbalg (23), welcher zwischen einer Gleitplatte (22) und einer Oberplatte (24) angeordnet ist, wobei die Luftfeder ausgebildet ist, zwischen zwei schwingungstechnisch zu dämpfenden Körpern, vorzugsweise zwischen einem Fahrgestell (10) und einer Karosserie (11) eines Fahrzeugs (1), in Reihe angeordnet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (22) der Luftfeder metallisch ausgebildet ist und die Oberplatte (24) wenigstens einen Elektromagneten (26) aufweist, welcher ausgebildet und eingerichtet ist, anziehende und abstoßende magnetische Kräfte auf die Gleitplatte (22) auszuüben, oder umgekehrt. Suspension (2), preferably vehicle suspension (2), particularly preferably rail vehicle suspension (2), with an air spring with an air spring bellows (23) which is arranged between a sliding plate (22) and a top plate (24), wherein the air spring is designed to be arranged in series between two bodies to be dampened in terms of vibration, preferably between a chassis (10) and a body (11) of a vehicle (1), characterized in that the sliding plate (22) of the air spring is made of metal and the upper plate (24) has at least one electromagnet (26) which is designed and arranged to exert attractive and repulsive magnetic forces on the sliding plate (22), or vice versa. Federung (2) nach Anspruch 1, mit einer Steuerungseinheit (27), welche ausgebildet und eingerichtet ist, den Elektromagneten (26) zur Erzeugung der anziehenden und abstoßenden magnetischen Kräfte zu betreiben, wobei die Steuerungseinheit (27) ferner ausgebildet und eingerichtet ist, mittels der anziehenden und abstoßenden magnetischen Kräfte eine vorbestimmte laterale Steifigkeiten der Luftfeder zu erzeugen. Suspension (2) according to claim 1, with a control unit (27) which is designed and arranged to operate the electromagnet (26) to generate the attractive and repulsive magnetic forces, wherein the control unit (27) is further designed and configured to generate a predetermined lateral stiffness of the air spring by means of the attractive and repulsive magnetic forces. Federung (2) nach Anspruch 1 oder 2,
mit einer Auswerteeinheit (28), welche ausgebildet und eingerichtet ist, • wenigstens einen Betriebsparameter, vorzugsweise die angelegte Spannung, des Elektromagneten (26) zu erhalten und • basierend auf dem erhaltenen Betriebsparameter des Elektromagneten (26) wenigstens einen Parameter eines Objekts, vorzugsweise eines Fahrzeugs (1), besonders vorzugsweise eines Schienenfahrzeugs (1), welche die Federung (2) verwendet, zu bestimmen. Suspension (2) according to claim 1 or 2,
with an evaluation unit (28) which is designed and arranged • to obtain at least one operating parameter, preferably the applied voltage, of the electromagnet (26) and • based on the obtained operating parameter of the electromagnet (26), at least one parameter of an object, preferably a vehicle (1), particularly preferably a rail vehicle (1) using the suspension (2). Federung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Zusatzfeder (21) mit einem Elastomerkörper (12b), welcher zwischen einem Innenkörper (21a) und einem Außenkörper (21c) angeordnet ist, wobei die Gleitplatte (22) der Luftfeder und der Außenkörper (21c) der Zusatzfeder (21) feststehend miteinander verbunden sind, wobei die Zusatzfeder (21) ausgebildet ist, zwischen der Luftfeder und dem einen schwingungstechnisch zu dämpfenden Körper, vorzugsweise dem Fahrgestell (10) des Fahrzeugs (1), in Reihe angeordnet zu werden. Suspension (2) according to one of the preceding claims, with an additional spring (21) with an elastomer body (12b) which is arranged between an inner body (21a) and an outer body (21c), wherein the sliding plate (22) of the air spring and the outer body (21c) of the additional spring (21) are fixedly connected to one another, wherein the additional spring (21) is designed to be arranged in series between the air spring and the one body to be vibration-damped, preferably the chassis (10) of the vehicle (1). Fahrzeug (1), vorzugsweise Schienenfahrzeug (1),
mit wenigstens einer Federung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Vehicle (1), preferably rail vehicle (1),
with at least one suspension (2) according to one of the preceding claims.
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