DE1070206B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand des Patentes 1 050131 ist eine lastabhängig regelbare Gasfeder, bei der einer auf Druck beanspruchten Hauptgasfeder eine auf Zug beanspruchte Feder geringerer Abmessungen zugeschaltet ist. Dabei kann die zugeschaltete Feder ebenfalls eine Gasfeder sein. Durch eine derartige Anordnung sollen eine beliebige Senkung der Federkonstanten und damit günstigere dynamische Eigenschaften des Fahrzeugs erreicht werden, indem die Schwingungsfrequenz der durch die Hauptgasfeder abgefederten Hauptmasse sich um denjenigen Betrag vermindert, der sich durch Subtraktion der Federkonstante des Zusatzfederkörpers von der des Hauptfederkörpers ergibt.

Es ist bekannt, die Nick- und Tauchfrequenz durch nicht regelbare Stahlfedern zu beeinflussen, beispiels- J-5 weise unter Zuhilfenahme von hydraulischen Kolben und Zylindern, doch liegen die erreichbaren Frequenzen dieser Federn noch zu hoch, um eine ausreichende Laufgüte bei Fahrzeugen zu erreichen. Bei Luftfederungen wurde bereits vorgeschlagen, die arbeitenden Druckräume mit zusätzlichen Räumen von veränderlichem Inhalt zu verbinden, um eine möglichst weiche Federung zu erzielen. Praktische Bedeutung können derartige Vorschläge jedoch nur schwer erlangen, da die erforderlichen Luftmengen bzw. die hierfür nötigen Luftbehälter bei Fahrzeugen kaum unterzubringen sind. Die Federn können also mit den beschriebenen Mitteln in den zur Verfügung stehenden beschränkten Räumen nicht so weich gestaltet werden, daß Frequenzen in der gewünschten Größenordnung erreicht werden.

Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung der den Gegenstand des Hauptpatentes bildenden Gasfeder dar. Sie bezieht sich ausschließlich auf Schienen- und Straßenfahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge für den Personenverkehr. Bei einem Fahrzeug, welches um mehrere Freiheitsgrade schwingt, sollen die Nickschwingungen sowie die Parallelverschiebung des Wagenkastens zur. Schienenoberkante möglichst niederfrequent sein, während die Wankschwingungen, die im allgemeinen nur durch Kräfte geringerer Größe hervorgerufen werden, hochfrequent verlaufen dürfen. Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, die Nickschwin- !iung, also die Drehung des Fahrzeuges um seine horizontale Mittelachse, die quer zur Fahrtrichtung liegt, minderfrequent verlaufen zu lassen und die dabei auftretende Amplitude möglichst klein zu halten, desgleichen auch die Frequenz der Parallelverschiebung des Wagenkastens zum Laufgestell, also seine Bewegung parallel und senkrecht zum Gleis. Dagegen bleibt die Frequenz der Wankschwingungen, also der Bewegung des Wagenkastens um seine horizontale Mittelachse, die in der Fahrtrichtung liegt, groß und die sich dabei ergebende Amplitude klein, d. h. die Fede-Lastabhängig regelbare Gasfeder

für Schienen- und Straßenfahrzeuge,

insbesondere Schienenfahrzeuge

für den Personenverkehr

Zusatz zum Patent 1 050 131

Anmelder:

Ringfeder G. m. b. H.,
Krefeld-Uerdingen, Duisburger Str. 145

Dipl.-Ing. Josef Friedrichs, Krefeld-Uerdingen,

und Hans Hover, Willich,
sind als Erfinder genannt worden

Ein weiterer Miterfinder hat beantragt, nicht genannt zu werden

rung arbeitet in dieser Richtung härter; denn es ist bekannt, daß die Neigung des Fahrzeugs bei diesen Wankschwingungen mit kleinen Frequenzen und demzufolge hohen Amplituden, die durch die Zentrifugalkraft und den Winddruck hervorgerufen werden, unangenehme Auswirkungen auf die Reisenden haben kann.

Erfindungsgemäß ist die Zusatzfeder symmetrisch zu zwei Hauptgasfedern in oder etwa in der Längsmittelebene des Fahrzeugs angeordnet, so daß nur die Nickschwingungen und die Bewegungen des Wagenkastens senkrecht zum Laufgestell durch die Zusatzfeder frequenzvermindernd beeinflußt werden, während die Wankschwingungen von den beiden Hauptgasfedern allein aufgenommen werden. Es liegt dabei im Wesen der Erfindung, die vorwiegend auf Zug beanspruchte Zusatzfeder in einem bestimmten Bereich ebenso wie die Hauptgasfedern auf Druck arbeiten zu lassen, also die Zusatzfeder mit den Hauptgasfedern parallel zu schalten und erst im weiteren Verlauf der Durch federung die Zusatzfeder als Zugfeder wirken zu lassen oder umgekehrt.

Auf diese Weise werden für die Nick- und Tauchschwingungen bei Fahrzeugen Frequenzen verwirklicht, wie sie mittels Stahlfedern oder normalen Gasfedern nicht erreicht werden können, wobei als Nebenwirkung die Wankschwingungen unbeeinflußt bleiben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vier Abbildungen schematisch dargestellt. Ks zeigt

Abb. 1 die Gesamtfederanordnung im Querschnitt,

Abb. 2 eine zu Abb. 1 unterschiedliche Stellung der Abfederungskörper,

Abb. 3 den Grundriß, der die Anordnung der verschiedenen Federkörper zueinander erkennen läßt, und

Abb. 4 das Kraft-Weg-Diagramm eines lastabhängig regelbaren Gasfedersystems mit Zusatzfeder.

Wie aus Abb. 1 hervorgeht, sind zwischen dem Laufgestell 1 und dem Wagenkasten 2 in bekannter Weise in Höhe der Achsen Hauptgasfedern 3 angeordnet. In der Mitte zwischen zwei Hauptgasfedern 3 ist eine Zusatzfederung, bestehend aus einer regelbaren Gasfeder 4 mit wesentlich kleineren Abmessungen als jede der beiden Hauptgasfedern, den beiden Lagerböcken 5 und 6 und den Hebeln 7 und 8 angeordnet. Während die Lagerböcke 5 und 6 fest mit dem Laufgestell 1 verbunden sind, ist die Gasfeder 4 über Klemmvorrichtungen 9 und 10 sowie Hebel 7 und 8 nachgiebig zwischen den Lagerböcken 5 und 6 sowie dem Wagenkasten 2 gelagert.

In Abb. 2 ist die Stellung des Wagenkastens 2 in ausgefedertem Zustand, etwa in seiner Endlage dargestellt.

Abb. 3 gibt im Grundriß die prinzipielle Anordnung der Hauptgasfedern 3 zur Zusatzfederung 20 wieder, wobei die Zusatzfederung 20 die Konstruktionsteile 4 bis 10 nach Abb. 1 und 2 in sich vereinigt.

Zur Kennzeichnung der Wirkungsweise der Zusatzfederung 20 in Verbindung mit den beiden Hauptgasfedern 3 während einer Nickschwingung bzw. Parallelverschiebung des Wagenkastens 2 zum Laufgestell 1 ist die Kraft-Weg-Abhängigkeit des gesamten Federsystems im Diagramm gemäß Abb. 4 wiedergegeben. Auf der Ordinate ist die Kraft P und auf der Abszisse der Federweg ± f aufgetragen. Die beiden Kennlinien 11 und 12 geben die Kraft-Weg-Abhängigkeit der beiden regelbaren Hauptgasfedern 3 bei unterschiedlicher Belastung P wieder, und zwardieKennlinie 11 für geringe und die Kennlinie 12 für erhöhte Belastung P. Die Kennlinien 13 und 14 sind der Zusatzfederung 20 ebenfalls bei unterschiedlicher Last zugeordnet.

Aus dem Diagramm ist zu entnehmen, daß erstens nur durch eine Druckänderung die unterschiedlichen Kennlinien 11 und 12 sowie 13 und 14 erreicht werden und zweitens die Zusatzkraft P, z. B. beim Einfedern, also bei Verminderung des Abstandes des Wagenkastens 2 vom Laufgestell 1, bezogen auf die Null-Linie — im Diagramm dargestellt durch positive Werte von f —-, negative Werte hat.

Nimmt der Abstand zwischen dem Laufgestell 1 und dem Wagenkasten 2 zu, so ändert sich die Kraftrichtung der Zusatzfederung 20 und nimmt schließlich positive Werte an, wenn sich der Abstand zwischen dem Laufgestell 1 und dem Wagenkasten 2 über die Normallage hinaus vergrößert.

Durch die Überlagerung der beiden Kennlinien ergeben sich im Diagramm die zusammengesetzten Abhängigkeiten zwischen Kraft und Weg, dargestellt durch die Kurven 15 und 16. Aus diesen ist zu entnehmen, daß im normalen Schwingungsbereich 17 die Federkennlinie des zusammengesetzten Federsystems nach den Kurven 15 und 16 flacher verläuft als die den Kurven 11 und 12 entsprechende Federkennlinie der Hauptgasfedern 3. Über den normalen Schwingungsbereich 17 hinaus in Richtung des Punktes 18 ist der

^X5 Verlauf der Federkennlinie wiederum steiler. Damit ist erreicht, daß im normalen Schwingungsbereich 17 die Frequenz der Nickschwingungen sowie der Parallelverschiebungen zwischen dem Wagenkasten 2 und dem Laufgestell 1 auf Grund des flachen Verlaufs der Federkennlinie kleinere Werte hat als bei der Anordnung ohne Zusatzfeder. Wird das schwingende System jedoch größeren Kräften unterworfen, die störend wirken, so vergrößert sich der Schwingungsbereich, wobei aber der Anstieg der Federkonstante im Bereich

^a5 des Punktes 18 bremsend auf den Schwingungsvorgang einwirkt und damit ein zu weites Ausschwingen des Wagenkastens 2 vermieden wird.

Claims (2)

Patentansprüche-.

1. Lastabhängig regelbare Gasfeder für Schienen- und Straßenfahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge für den Personenverkehr, bei der einer auf Druck beanspruchten Hauptgasfeder eine dieser entgegenwirkende Gasfeder kleineren Volumens zugeschaltet ist, nach Patent 1 050131, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfeder (4) symmetrisch zu den beiden Hauptgasfedern (3) in oder etwa in der Längsmittelebene des Fahrzeugs angeordnet ist, so daß nur die Nickschwingungen und die Bewegungen des Wagenkastens (2) senkrecht zum Laufgestell (1) durch die Zusatzfeder frequenzvermindernd beeinflußt werden, während die Wankschwingungen von den beiden Hauptgasfedern allein aufgenommen werden.

2. Lastabhängig regelbare Gasfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwiegend auf Zug beanspruchte Zusatzfeder in einem bestimmten Bereich ebenso wie die Hauptgasfedern auf Druck arbeitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 447 445, 881 053,
894 023;
französische Patentschriften Nr. 839 054, 846 050.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

687/8T 11. 59