DE1266789B - Federnde Seitenabstuetzung fuer den Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 60b

B61f
Deutsche Kl.: 2Od-3/03

Nummer: 1266 789

Aktenzeichen: M 4213011/20 d

Anmeldetag: 15. Juli 1959

Auslegetag: 25. April 1968

Die Erfindung betrifft eine federnde Seitenabstützung für den Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, bestehend aus zwei hintereinandergeschalteten, kombiniert wirkenden Gummifedern, von denen die eine ein hauptsächlich auf Druck beanspruchter Gummikörper ist. Diese Seitenabstützungen werden vom Wagenkasten belastet und ruhen auf dem Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen; sie gleichen die senkrechten Bewegungen des Wagenkastens im Verhältnis zum Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen aus. xo

Zur Abfederung wiegenloser Drehgestelle von Schienenfahrzeugen sind schon kombiniert wirkende Druckfedern vorgesehen worden, die beide hauptsächlich auf Druck beansprucht sind. Die Aufnahme seitlicher Stöße ist jedoch praktisch mit dieser Abfederung nicht möglich. Es ist auch schon eine Gummi-Metall-Lagerung für ein ortsfestes Diesel-Dynamo-Aggregat bekanntgeworden, bei welcher eine Ringfeder auf Druck und Schub beansprucht wird, während ein darunter angeordneter Gummi- ao körper gegebenenfalls als Anschlagpuffer wirkt. Auch mit dieser Anordnung ist die geforderte Federungswirkung nicht zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Seitenabstützung so auszugestalten, daß sie als kompakter Bauteil ausgebildet ist und zusätzliche waagerechte Bewegungen des Wagenkastens im Verhältnis zum Rahmen möglich sind. Solche waagerechten Bewegungen können z. B. durch seitliche Stöße verursacht werden oder sie werden durch die Schwenkbewegungen der Drehgestelle gegenüber dem Wagenkasten beim Durchfahren einer Kurve erzeugt.

Diese Aufgabe wird bei einer federnden Seitenabstützung für den Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, die aus zwei hintereinandergeschalteten, kornbiniert wirkenden Gummifedern besteht, von denen die eine hauptsächlich ein auf Druck beanspruchter Gummikörper ist, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dieser Gummikörper auf einer ringförmigen, hauptsächlich auf Schub beanspruchten Gummifeder abgestützt ist, die senkrechte Bewegungen des Wagenkastens zuläßt.

Es ist vorteilhaft, die die Vertikalbewegungen des Wagenkastens zulassende Gummifeder in an sich bekannter Weise als stumpfkegelige Ringfeder auszubilden.

Unterhalb der auf Schub beanspruchten Gummifeder bzw. der stumpfkegeligen Gummifeder kann ein unter Druckluft zu setzender Raum vorgesehen sein. Dadurch kann bei Änderungen der Belastung der Wagenkasten auf einer bestimmten Höhe gehalten werden.

Federnde Seitenabstützung für den Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs

Anmelder:

Metalastik Limited, Leicester (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

6000 Frankfurt, Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Archie John Hirst, Leicester (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 5. August 1958 (25 123) - -

Die Seitenabstützung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sie als ein kompakter Bauteil sowohl die erforderliche senkrechte Einfederung als auch die relativen Bewegungen zwischen dem Wagenkasten und dem Drehgestellrahmen zuläßt. Außerdem ergibt sich eine hohe Knickfestigkeit bzw. eine geringe Knicklänge bei großer Durchfederung.

Der Gummikörper kann aus Naturgummi oder synthetischem Gummi bestehen. Vorzugsweise ist der Gummikörper mit metallenen Zwischenschichten und metallenen Endplatten versehen, wobei diese Zwischenschichten und Endplatten mit dem Gummi fest verbunden, z. B. anvulkanisiert oder verklebt sind.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt schematisch

F i g. 1 einen Teil eines Schienenfahrzeugs im Querschnitt, der gemäß der Erfindung ausgebildete Seitenabstützungen aufweist,

F i g. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt einer in F i g. 1 dargestellten Seitenabstützung und

F i g. 3 eine Seitenabstützung gemäß der Erfindung in abgewandelter Ausführungsform.

Das Fahrzeug hat einen Wagenkasten5 (Fig. 1) und einen die Räder tragenden Drehgestellrahmen, der mit 6 bezeichnet ist. Das Drehgestell 6 besteht aus Seitenträgern 7 und einem Querträger 8. Der Wagenkasten 5 ist mittels eines Zapfens 9 und eines Gelenks 10 in bekannter Weise mit dem Drehgestell 6 verbunden, so daß Zug- und Bremskräfte auf den

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Wagenkasten 5 übertragen werden, während gleichzeitig eine horizontale Schwenk- oder Drehbewegung zwischen dem Drehgestell 6 und dem Wagenkasten 5 stattfinden kann. Solche Bewegungen treten auf, wenn das Fahrzeug einen Gleisbogen durchfährt.

Statt des Gelenks 10 können auch andere Konstruktionen gewählt werden, z. B. Anordnungen mit mehreren Zwischenplatten, Lenkern sowie Kniehebelgelenken, um bei zunehmender Durchbiegung eine progressive Erhöhung der Seitensteifigkeit zu erreichen.

An jeder Seite des Fahrzeugs ist zwischen dem Wagenkasten 5 und dem Längsträger 7 je eine Seitenabstützung 11 vorgesehen. Diese besteht aus je einem aus Schichten aufgebauten Gummikörper 12, dessen oberes Ende an einem Keil 13 befestigt ist und der unten auf dem Boden einer starren, z. B. aus Metall gefertigten Schale 14 abgestützt ist. Zur Befestigung des Gummikörpers 12 am Keil 13 und dem Boden der Schale 14 sind Endplatten 31 vorgesehen und außerdem Zwischenplatten 30 aus Metall, mit denen die Schichten des Gummikörpers 12 wie auch die Endplatten fest verbunden sind.

Eine Gummifeder in Form eines stumpfkegeligen Gummiringes 15 umgibt die Schale 14 und wird zwischen dieser und einem Ring 16 von keilförmigem Querschnitt festgehalten, der an dem Drehgestell 6 angebracht ist. Die stumpfkegelige Seitenwand der Schale 14 und der Ring 16 bilden die Endplatten der Ringfeder 15, die ebenfalls metallene Zwischenschichten enthält. Die Zwischenschichten und die Endplatten sind mit dem Gummi der Ringfeder 15 fest verbunden, z. B. anvulkanisiert oder verklebt. Die Ringfeder 15 hat einen verhältnismäßig großen Durchmesser und eine geringe Höhe.

Der Gummikörper 12 liegt teilweise innerhalb der Ringfeder 15, so daß die Gesamthöhe der Seitenabstützung 11 verhältnismäßig gering ist. Dies ist von Vorteil, da der Einbauraum zwischen Wagenkasten 5 und Drehgestell 6 gewöhnlich sehr beschränkt ist.

Eine Luftkammer 17 in dem Drehgestellrahmen 6 befindet sich unmittelbar unterhalb eines jeden Seitenträgers 7. Die Luftkammer 17 steht durch die Öffnung 18 mit einem Luftraum 19 in Verbindung, der sich unmittelbar unter der Ringfeder 15 befindet und von der Ringfeder und dem Boden der Schale 14 einerseits sowie einer Fläche des Rahmens 6 andererseits gebildet wird. Die Ringfeder 15 stellt also eine deformierbare Wand einer Druckkammer dar, die aus den Räumen 17 und 19 gebildet wird.

Der Kammer 17 wird Druckluft zugeführt, z. B. vom Bremssystem des Fahrzeugs. Durch Veränderung des in der Kammer 17 herrschenden Drucks kann die Belastbarkeit der Seitenabstützung geändert werden. Die Druckluftzufuhr zur Kammer 17 erfolgt mittels eines Steuerventils, das z. B. durch Veränderungen in der Normalhöhe des Fahrzeugaufbaus betätigt wird. Bei Veränderungen in der Normalhöhe läßt das Steuerventil entweder Druckluft in die Kammer 17 eintreten oder es läßt Luft aus ihr entweichen. Das wirkt sich so aus, daß der Wagenkasten 5 auf Normalhöhe gehalten wird, die in den Zeichnungen mit χ angegeben ist.

Dies hat den Vorteil, daß bei Belastungsänderungen (durch Ein- und Aussteigen von Fahrgästen oder Ein- und Ausladen von Gütern) der Wagenkasten 5 stets in der durch die Linie χ angedeuteten Höhe verbleibt. Bei Änderungen der Last ändert sich die Höhe des Wagenkastens 5 außerdem durch die Biegung der Federn für die Achslagerkästen. Das Steuerventil regelt den in der Kammer 17 herrschenden Druck derart, daß auch die Durchbiegung der Federn für die Achslagerkästen ausgeglichen wird.

Die durch den Wagenkasten 5 hervorgerufene Belastung wirkt auf den Gummikörper 12 hauptsächlich als Druck, so daß die auf den Gummikörper 12 zurückzuführende vertikale Durchbiegung der Seitenabstützung 11 verhältnismäßig gering bleibt. Unter dieser Vertikalbelastung wird die Ringfeder 15 jedoch sowohl auf Schub als auch auf Druck beansprucht, und zwar in weit überwiegendem Maß auf Schub, so daß die dem Wagenkasten 5 durch die Ringfeder 15 ermöglichte Vertikalbewegung verhältnismäßig groß ist.

Dagegen werden die auf seitliche Stöße zurückzuführenden Seitenbewegungen zwischen Drehgestell und Wagenkasten 5 fast durchweg durch die auf Druck beanspruchte Ringfeder 15 aufgenommen. Gedämpft werden diese Stöße jedoch durch den hauptsächlich auf Schub beanspruchten Gummiblock 12. Dementsprechend ist der Widerstand gegenüber solchen Seitenbewegungen relativ gering.

Bei Schwenkbewegungen des Drehgestells 6 um den Zapfen 9 relativ zum Wagenkasten 5 wird in ähnlicher Weise der Gummikörper 12 auf Schub beansprucht, so daß wiederum der Widerstand gegenüber einer derartigen Bewegung verhältnismäßig gering ist.

Die Seitenabstützung 11 wird so ausgelegt, daß sie das Gewicht des leeren Wagenkastens 5 trägt, während eine zusätzliche Belastung durch Fahrgäste und/ oder Transportgüter durch die in der Kammer 17 befindliche Druckluft aufgenommen wird.

Bei leerem Fahrzeug entspricht der Luftdruck in der Kammer deshalb dem atmosphärischen Druck, und man kann daher das leere Fahrzeug verschieben, wobei sich dann der Wagenkasten 5 auf der Höhe χ befindet, obwohl kein Überdruck in der Kammer 17 vorhanden ist. Man ist daher beim Verschieben des Fahrzeugs nicht auf den Anschluß an das Bremsluftsystem angewiesen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist der Durchmesser der Seitenabstützung 11 verhältnismäßig groß, was in den meisten Fällen kein Nachteil ist, und ihre Höhe ist gering, was meist von wesentlicher Bedeutung ist.

Die stumpfkegelige Ringfeder 15 hat ihren Wirkungspunkt etwas oberhalb des geometrischen Mittelpunktes des Gummikörpers 12, wodurch die Stabilitat der Seitenabstützung verstärkt wird. Die Seitensteifigkeit bleibt daher im wesentlichen zwischen dem Leerzustand und dem voll beladenen Zustand des Fahrzeugs gleich, sogar dann, wenn infolge der geringen Höhe der Ringfeder 15 und deren beträchtlicher Stärke, gemessen zwischen der Schale 14 und dem Ring 16, die Ringfeder 15 nicht in der Lage ist, eine Bewegung des Wagenkastens 5 zu ermöglichen, die auftritt, wenn die auf den Gummikörper 12 vertikal wirkende Belastung seitwärts verschoben wirkt, was auf eine entsprechende horizontale Bewegung zwischen Wagenkasten 5 und Drehgestell 6 zurückzuführen ist.

Die Stabilität der Seitenabstützung kann weiterhin durch die Anwendung der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Gummikörpers 12 verstärkt werden. Bei dieser Ausbildung enthält der Gummikörper 12 kugelschalenförmige Zwischenschichten 30, deren konkave Flächen nach unten weisen. Auch

die Endplatte 31 trägt unten eine Fläche, die einen Ausschnitt aus einer Kugelfläche darstellt. Die obere Endplatte 31 weist gleichfalls eine untere konkave Fläche auf, während die untere Endplatte 31 eine konvexe Fläche trägt. Die Gummiteile sind mit diesen Flächen fest verbunden, z. B. anvulkanisiert oder verklebt. Durch diese Ausbildung der Flächen als Ausschnitte aus Kugelüächen hat die Schale 14 das Bestreben, in eine Richtung zu kippen, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, in welche sie durch die versetzte vertikale Last gekippt würde; sie wirkt daher dieser Belastung entgegen. Die Ausbildung der Flächen als Teile von Kugelflächen in Verbindung mit der Lage des Wirkungspunktes der Abstützung ergibt eine positive Stabilität, so daß die Seitenabstützung 11 in ähnlicher Weise wirkt wie die bekannten Schwenkgelenke. Auf diese Weise ruft die Seitenabstützung 11, wenn sie horizontal verschoben wird, eine horizontale Rückstellkraft hervor, so daß die Stabilität gesichert ist und der Steifigkeitsgrad der Seitenabstützung über den ganzen Arbeitsbereich im wesentlichen konstant bleibt.

Bei Verwendung der Seitenabstützung gemäß der Erfindung in Schienenfahrzeugen für Personenbeförderung im Vorortverkehr ist das Steuerventil vorzugsweise so ausgebildet, daß es bei stehendem Zug rasch anspricht, also schnell Druckluft zugeführt wird, während es bei fahrendem Zug nur langsam Luft durchströmen läßt. Das Ventil kann durch die Türen, z. B. Schiebetüren, oder auch durch eine Zeit-Schaltungseinrichtung gesteuert werden.

Das Luftvolumen in der Kammer 17 kann so gewählt werden, daß die Seitenabstützung eine dynamische Steifigkeit unabhängig von der Größe der Nutzlast erhält. Man kann die Seitenabstützung 11 auch umgekehrt einbauen, also gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 um 180° gedreht, ohne daß dadurch ihre Charakteristik geändert wird. Dann wird die Kammer 17 nicht im Drehgestellrahmen 6, sondern im Wagenkasten untergebracht, unmittelbar über der Ringfeder 15.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform entspricht grundsätzlich der Ausführungsform nach Fig. 1. Jedoch wird die Schale 14 von einer Luftfeder 21 getragen, deren oberes Ende mit der Schale 14 und deren unteres Ende mit dem Drehgestellrahmen 6 verbunden ist. Diese Verbindungen sind luftdicht, so daß auf diese Weise eine Luftkammer gebildet wird, zu der die Zuführung von Druckluft in der beschriebenen Weise erfolgt. Die Schale 14, die bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Teil der oberen Begrenzungswand der Luftfeder 21 darstellt, bildet eine Vertiefung, welche den Gummikörper 12 aufnimmt.

Die Seitenabstützungen 11 sind paarweise in Abständen voneinander quer zum Fahrzeug angeordnet, und die Schalen 14 eines Trägerpaares sind durch einen starren, plattenartigen Teil 22, der sich quer zum Wagenkasten5 erstreckt, miteinander verbunden; dadurch wird die Stabilität der Aufhängung erhöht. Dieser Verbindungsteil 22 kann auch bei der Ausführungsform nach F i g. 1 vorgesehen sein, um die Stabilität dieser Aufhängung zusätzlich zu verstärken. Aber auch ohne diese Querverbindung ist eine ausreichende Stabilität der Abstützung vorhanden.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist ein in Längsrichtung des Fahrzeugs sich erstreckender Lenker 23 vorgesehen, der einerseits über den quer verlaufenden Verbindungsteil 22 mit den Luftfedern 21 und andererseits mit einer (nicht dargestellten) Querstrebe des Drehgestells 6 verbunden ist. Der Lenker 23 trägt an seinen Enden Gelenke, in denen Gummibuchsen vorgesehen sind, um eine ausreichende Bewegungmöglichkeit zwischen dem querliegenden Verbindungsteil 22 und dem Rahmen des Drehgestells 6 zu ermöglichen. Der Lenker 23 verstärkt die Stabilität der Abstützung. Der Gummikörper 12 bei der in F i g. 3 veranschaulichten Ausbildung des Erfindungsgegenstandes läßt Schwenkbewegungen des Drehgestells 6 im Verhältnis zum Wagenkasten 5 in der Weise zu, wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 beschrieben wurde. Die erforderliche Nachgiebigkeit in senkrechter Richtung ist durch die Luftfeder 21 gegeben, durch welche der Wagenkasten 5 in einer bestimmten Höhe χ gehalten werden kann. Die Charakteristik der Abfederung bleibt ungeändert, wenn die Abstützungen um 180° um ihre Querachse gedreht eingebaut werden.

Durch Patentanspruch 1 sind die dort angegebenen Merkmale in ihrer Kombination geschützt; die Ausbildungen nach dem Patentanspruch 2 bzw. nach Patentanspruch 3, die als echte Unteransprüche gelten, sind nur im Zusammenhang mit der Ausbildung nach Patentanspruch 1 geschützt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Federnde Seitenabstützung für den Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, bestehend aus zwei hintereinandergeschalteten, kombiniert wirkenden Gummifedern, von denen die eine ein hauptsächlich auf Druck beanspruchter Gummikörper ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Gummikörper (12)»auf einer ringförmigen, hauptsächlich auf Schub beanspruchten Gummifeder (15) abgestützt ist, die senkrechte Bewegungen des Wagenkastens (5) zuläßt.

2. Seitenabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vertikalbewegungen des Wagenkastens (5) zulassende Gummifeder in an sich bekannter Weise als stumpfkegelige Ringfeder (15 bzw. 21) ausgebildet ist.

3. Seitenabstützung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen unter Druckluft zu setzenden Raum (19) unterhalb der Feder (15).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 672 163, 937 959;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 035 413;

österreichische Patentschriften Nr. 174 943,
182 119;

schweizerische Patentschrift Nr. 278 831;

britische Patentschrift Nr. 614 836;

USA.-Patentschriften Nr. 2 421 585, 2 841 096,
2 861 522;

»VDI-Zeitschrift« 1957, Nr. 17, S. 747, Bild 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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