DE1048164B

DE1048164B - Luftfederung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1048164B
Application number: DEL27910A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Alten
Original assignee: Linke Hofmann Busch GmbH
Current assignee: Alstom Transport Deutschland GmbH
Priority date: 1957-06-21
Filing date: 1957-06-21
Publication date: 1958-12-31

Description

Luftfederung für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Luftfederung für Fahrzeuge mit schnell wirkender Steuereinrichtung, die aus zwei oder mehreren übereinanderliegenden elastischen Bälgen besteht und zwischen Wagenkasten und Laufwerk angeordnet ist, wobei die abgefederten Radachsen versetzt zur Mittelachse der Luftfederung liegen.
Bei den bekannten Laufwerken für Fahrzeuge wird ein ruhiger Wagenlauf in der Senkrechten durch ein Federsystem angestrebt, das entweder durch hintereinanderliegende Federgruppen der Achse und der Wiege oder durch eine Direktfederung von der Achse zum Wagenkasten wirkt. Hierbei wird, je nach der verwandten Federart, Blattfeder oder Schraubenfeder, ein Abklingen der Amplitude bzw. eine Änderung der Frequenz der hervorgerufenen Schwingungen dadurch erreicht, daß bei den Blattfedern mit festen Reibungswiderständen und bei den Schraubenfedern mit einer Dämpfung gearbeitet wird. Bei den bekannten Laufwerken mit Luftfederung ist die Dämpfung jeweils in den Nebenschluß des Schwingungskreises gelegt worden, d. h., die Dämpfungsmechanismen sind parallel zu den eigentlichen Federelementen angeordnet.
Ferner sind Luftfederungen bekannt, bei welchen die Luftkammern mit einer selbstregulierenden, beschleunigungsabhängigen Steuerungseinrichtung zum Regulieren der Fußbodenhöhe als Funktion der Lastabhängigkeit derart gekoppelt sind, daß bei verschiedenen Belastungsverhältnissen eine gleichbleibende Fußbodenhöhe eingesteuert wird. Dabei werden die während der Fahrt auftretenden kurzzeitigen Impulse bewußt durch Verzögerungsorgane ausgeschaltet.
Bei Aufhängungen für Fahrzeuge, bei welchen in die Kette der zwischen Achse und Fahrzeuggestell vorgesehenen Aufhängungsglieder ein Stützorgan regelbarer Länge eingefügt ist, wurde bereits vorgeschlagen, zusätzlich zu einer ersten, langsam wirkenden Steuereinrichtung eine zweite, schnell wirkende Steuereinrichtung vorzusehen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die geschwindigkeitsabhängige Dämpfung in Kombination mit der reibungslosen Schraubenfeder noch nicht den besten Effekt ergibt. Die Bestätigung hierfür ist ohne weiteres aus der Grundformel m.x + r. x + c. x = 0 für die Schwingungsbewegungen ersichtlich. Die durch die zusätzliche Dämpfung in Kombination mit der Schraubenfeder erreichten Effekte decken im Bereich dieser Gleichung die Werte r - z + c - x wertmäßig ab. Das bedeutet, daß die aus dem Beschleunigungsanteil in m - vorhandene Krafteinwirkung in den bisher bekannten Laufwerksanordnungen nicht kontrolliert wird.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Steuerung, beeinflußt durch von der Fahrbahn herrührende mechanische Stöße, eine beschleunigungsabhängige Vorsteuerung der Luftfederung derart bewirkt, daß beim Eintreffen des mechanischen Fahrbahnimpulses am Federbalg gleichzeitig ein den Druck im Federbalg konstant haltender Kompensationseffekt ausgelöst wird. Durch diese Anordnung wird es möglich, daß die Druckregulierung der den Wagenkasten abstützenden Luftmenge unmittelbar erfolgt und daß es in besonders einfacher Art möglich ist, den Steuervorgang direkt in den Schwingungskreis zu verlegen, was aber nicht ausschließt, die Anordnung auch im Nebenschluß der Kräfte durchzuführen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Gesamtanordnung der Luftfederung und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
Der Wagenkasten 1 stützt sich auf einem aus zwei oder mehreren Gummibälgen 2 und 3 bestehenden Luftfederbalg ab, der auf einem Laufwerkrahmen 4 angeordnet ist. Die Achse 5 ist gegenüber dem Laufwerkrahmen 4 durch Schraubenfedern 6 abgefedert, wobei die Achse 5 versetzt zur Mittelachse des Luftfederbalges liegt. An der Achse 5 ist ein schräg liegendes Pendel 7 angelenkt, das durch eine einstellbare Feder 8 in der gewünschten Lage gehalten wird und mit einem hydraulischen Dämpfer 9 oder einem Gummielement gekoppelt ist. An dem Pendel? sind Lenker 10 befestigt, die mittels Tauchspulen 11 elektrische Impulse über die Leitungen 12 zu einem in den Luftfederbalg eingebauten Steuersystem geben. Dieses Steuersystem besteht aus einander gegenüberliegenden Membranen 13, die in einem die beiden Bälge 2 und 3 verbindenden Ring 14 gelagert sind, wobei in dem Ring Öffnungen 18 vorgesehen sind, durch die ein Luftaustausch zwischen den Bälgen stattfinden kann. An dem Ring 14 sind ferner Tragarme 15 befestigt, die als Halterung für die Tauchspulen 16 dienen. Diese Tauchspulen 16 stehen mit den Leitungen 12 in Verbindung. Der von den Membranen 13 umschlossene Raum steht über eine oder mehrere Rohrleitungen 17 mit der Außenluft mittel- oder unmittelbar in Verbindung, so daß ein Ein- und Austreten der Luft bei Bewegungsvorgängen der Membranen gegeben ist.
Bedingt durch die Schräglage des Pendels 7 wird jeder Stoß, der auf die Achse erfolgt, von den Tauchspulen 11 auf die Tauchspulen 16 weitergeleitet. Durch die Tauchspulen 16 werden die innerhalb des Luftfederbalges liegenden Membranen 13 betätigt, so daß die Stöße, die von der Achse eingeleitet werden und einen Anstieg des Druckes im Luftfederbalg zur Folge hätten, durch das Zusammenziehen der Membranen und den hierdurch erfolgenden Druck ebenfalls im Luftfederbalg derart ausgeglichen werden, daß der Druck im Balgsystem konstant bleibt. DergleicheVorgangspieltsichinumgekehrterRichtung,etwa bei einem Herabfallen der Achse ab. Wesentlich hierbei ist, daß durch die gewählte Anordnung eine Vorsteuerung vor dem Auftreten des eigentlichen Impulses im Luftfederbalg erreicht wird, indem die Phasenverschiebung, die, bedingt durch die versetzte Anordnung von Schraubenfeder der Achse und Luftfederbalg, sich ergibt, für diesen Zweck ausgenutzt wird. Es wird also der eintretende Stoß in der nachgeschalteten Luftfeder dadurch aufgehoben, daß vor Eintritt des Stoßes in den Luftfederbalg ein entsprechender Ausgleichsdruck erzielt wird. Ferner ist durch die Pendelanordnung ein beschleunigungsabhängiges Aufschalten in dem Regelkreis gegeben, so daß die Summe der an dem Laufwerk wirkenden Kräfte auf Null gehalten wird. Bei Schienenfahrzeugen kann die vorbeschriebene Vorsteuerung durch ein Magnetofonband aufgenommen werden, welches die Störkommandos der jeweils befahrenen Strecke entsprechend den auftretenden Störamplituden bereits aufgespeichert hat, das dann synchron mit der zu befahrenden Strecke abläuft und um die Zeitdifferenz entsprechend der Trägheit des Zusatzfedersystems voreilt, was jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist. Es ist auch möglich, das in Fahrtrichtung vorhergehende Laufwerk zum Steuern des nächstfolgenden Laufwerkes zu benutzen, indem der Steuerimpuls vom vorhergehenden Laufwerk gegeben wird und entsprechend der Fahrgeschwindigkeit, dem Abstand der Laufwerke und der Trägheit des Ausgleichssystems angepaßt im folgenden Laufwerk die Ausgleichsvorgänge im Luftfederbalg einleitet.

Claims

PATENTANSPRCCHE: 1. Luftfederung für Fahrzeuge mit schnell wirkender Steuereinrichtung, die aus zwei oder mehreren übereinanderliegenden elastischen Bälgen besteht und zwischen Wagenkasten und Laufwerk angeordnet ist, wobei die abgefederten Radachsen versetzt zur Mittelachse der Luftfederung liegen, gekennzeichnet durch eine Steuerung, die, beeinflußt durch von der Fahrbahn herrührende mechanische Stöße, eine beschleunigungsabhängige Vorsteuerung der Luftfederung derart bewirkt, daß beim Eintreffen des mechanischen Fahrbahn-Impulses am Federbalg (2 und 3) gleichzeitig ein den Druck im Federbalg (2 und 3) konstant haltender Kompensationseffekt ausgelöst wird.
2. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationseffekt im Federbalg (2 und 3) ohne Veränderung der Luftmenge erfolgt.
3. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise kurzzeitige einmalige und wiederholte Impulse ohne Beeinflussung der lastabhängigen Einsteuerungsvorgänge ausgeglichen werden.
4. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Achse auftretende Stoß über elektrische Tauchspulensysteme (11 und 16) Steuerungsvorgänge in der Luftfederung einleitet.
5. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die bei zwei hintereinandergeschalteten Federsystemen auftretende Phasenverschiebung der Stoßamplitude zwischen Entstehungsstelle und Lastangriffspunkt die Vorsteuerung bewirkt wird.
6. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuervorgang im direkten Kraftfluß von der Radachse zum Wagenkasten liegt.
7. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Achse (5) ein schräg liegendes Pendel (7) aufgehängt ist, das über Tauchspule (11) und Leitungen (12) mit im Luftfederbalg (2 und 3) angeordneten Membranen (13) verbunden ist. B. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Leitungen (12) und die Membranen (13) Tauchspulen (16) zwischengeschaltet sind. 9. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (13) an dem die Luftfederbälge (2 und 3) verbindenden Ring (14) befestigt sind. 10. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchspulen (16) durch am Ring (14) befestigte Tragarme (15) gehalten werden. 11. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (14) in bekannter Weise Öffnungen (18) für den Luftaustausch zwischen den Bälgen (2 und 3) besitzt. 12. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Membranen (13) umschlossene Raum über eine den Ring (14) durchdringende Rohrleitung (17) mit der Außenluft verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 929 465; deutsche Auslegeschriften M 27070 II/63c (bekanntgemacht am 13. 12. 1956), M 27087 I1/63 c (bekanntgemacht am 13.12.1956) ; französische Patentschrift Nr. 1082626; ATZ-Automobiltechnische Zeitschrift, Jahrg. 58, H. 7, 1956, S. 208, insbesondere rechte Spalte, 3. Absatz von unten.