DE2218378C3 - Luftfeder für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfeder für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des An-Spruchs 1.

Bei Schienenfahrzeugen, insbesondere Reisezugwagen, hat die Verwendung von Luftfedern, insbesondere in der Form von Luftfederbälgen, erhebliche Vorteile. Diese Vorteile bestehen in der Hauptsache darin, daß die Luftfederung eine sehr weiche Federung ist, die Stöße und Erschütterungen des Fairgestells vollständig aufnimmt, so daß sie im Wagenkasten nicht mehr fühlbar sind, und daß die Luftfedern auch seitliche Verschiebungen der gegeneinander abgefederten Teile aufzunehmen vermögen, so daß es möglich ist, die Luftfedern direkt zwischen dem Drehgestell und dem Wagenkasten anzuordnen. Diesem Vorteil stehen jedoch auch Nachteile entgegen. Ein sehr wesentlicher Nachteil der Luftfeder besteht darin, daß mit der Möglichkeit gerechnet werden muß, daß ein einzelner Luftfederbslg während der Fahrt platzt. Um eine einseitige Federung zu vermeiden, wird für diesen Fall in der Regel vorgesehen, daß sich sogleich auch der symmetrisch zu dem geplatzten Balg angeordnete Luftfederbalg entleert. Trotzdem ist es unvermeidbar, daß kurzzeitig eine vollständige Entlastung der einen Drehgestellseite auftritt, die dazu führen kann, daß sich die Räder von Es ist bekannt, bei luftgefederten Schienenfahrzeugen zusätzlich zu den Luftfedern mechanische Federn, beispielsweise Schraubenfedern oder Gummifedern, vorzusehen, die den Luftfedern parallel oder mit den Luftfedern in Serie geschaltet sind. Bei bekannten Anordnungen, bei denen die zusätzlichen Federn mit den Luftfedern in Serie geschaltet sind, haben diese den Zweck, bei luftleeren Bälgen eine Mindestfederung sicherzustellen, so daß keine dauernden unzulässigen Radentlastungen eintreten können. Bei diesen bekannten Anordnungen ist aber nicht sichergestellt, daß beim Platzen des Federbalgs eine kurzzeitige Radentlastung verhindert wird, die so weit geht, daß sich die Räder von den Schienen abheben können.

Es ist ferner bei einer Luftfeder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung bekannt, zum Schutz der Schraubenfeder, die mit der Luftfeder in Serie angeordnet ist, die Schraubenfeder mit teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Rohren zu umgeben. Auch bei dieser bekannten Anordnung trägt die zusätzliche Schraubenfeder ständig die volle Belastung und die teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Rohre sind so bemessen, daß auch bei höchster Belastung die gegeneinander verschieblichen Rohre nicht blockieren, sondern die Last immer noch von der Schraubenfeder getragen wird (DT-AS 12 46 013).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollständige, wenn auch kurzzeitige Entlastung eines Rads beim Platzen eines Federbalgs zu verhindern und immer noch eine Restlast, die nicht weniger als 40% der normalen Radlast betragen soll, aufrecht zu erhalten, um eine Entgleisungsgefahr zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Luftfeder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung die teleskopisch inein-,η-derschiebbaren Rohre und die Federkennlinie der Hilfsfeder so bemessen und aufeinander abgestimmt sind, daß einerseits bei intakter Luftfeder die Felge des Luftfederbalgs sich bereits bei einer unter der von der Luftfeder zu tragenden Last liegenden Federkraft der Hilfsfeder an dem mit dem Drehgestell bzw. Wagenkasten verbundenen Rohr unter Ausschaltung der vorgespannt bleibenden Hilfsfeder abstützt und andererseits bei einem Ausfall der Luftfeder die Federkraft der um den Federweg der Luftfeder entspannten Hilfsfeder noch so groß ist, daß die restliche Radlast noch mindestens 40% der normalen Radlast beträgt. Dabei überträgt sich im normalen Betrieb die Last des Wagenkastens über die Luftfeder und über die ineinandergeschobenen Rohre auf das Drehgestell, wobei die Hilfsfeder gleichbleibend vorgespannt ist, aber nicht durch Belastungswechsel beansprucht wird. Nur beim Platzen des Luftfederbalgs entspannt sich die Hilfsfeder und überträgt dabei eine Belastung, die mindestens 40% der normalen Radlast beträgt, vom Wagenkasten auf das Drehgestell. Da diese Kraft nicht ausreicht, den Wagenkasten zu tragen, senkt sich der Wagenkasten ab, wobei die Hilfsfeder wieder gespannt wird, bis die ineinanderschiebbaren Rohre wieder vollständig ineinandergeschoben sind und die volle Radlast übertragen.

Die Kraft der Hilfsfeder überbrückt also nur den verhältnismäßig kurzen Zeitraum vom Beginn des Ausfalls der Luftfeder bis zum Aufsetzen des Wagenkastens auf die ineinandergeschobenen Teleskoprohre. Damit sich beim Durchfahren von Kurven die Felge des Luftfederbalgs gegen das mit dem Drehgestell verbundene Rohr verdrehen kann, ist zweckmäßig zwischen diesen beiden Teilen ein Gleitring angeordnet Damit dabei die Hilfsfeder nicht zusätzlich auf Torsion beansprucht wird, kann ferner zwischen der Hilfsfeder und einem ι ο ihrer beiden Widerlager eine Drehschubfeder angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung, die eine Luftfeder im senkrechten Längsschnitt zeigt, dargestellt

Das Federsystem besteht aus einem torusförmigen Luftfederbalg 1, der mittels einer Felge 2 an einem Wagenkasten 3 angeordnet ist, während sich eine innere Felge 4 iuf ein Luftfederrohr 5 abstützt das sich wieder auf ein nur angedeutetes DrehgesfeH 6 abstützt, inner- ία halb des Luftfederrohrs 5 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Hilfsfeder 7 angeordnet die sich einerseits gegen die Felge 4 und andererseits gegen den Boden des Luftfederrohrs 5 abstützt Die Federkraft dieser Hilfsfeder 7 ist kleiner als die auf dem Federsystem liegende Last, so daß im Normalfall, d. h. bei voll intaktem Luftfederbalg 1, die Hilfsfeder 7 vollständig zusammengedrückt ist und die Felge 4 auf dem oberen Rand des Luftfederrohrs 5 aufliegt Tritt durch Platzen des Luftfederbalgs 1 eine plötzliche Entlastung ein, so wird die Felge 4 durch die Hilfsfeder 7 nach oben beschleunigt und legt sich an die Unterseite des Wagenkastens 3 an. Da die Masse der Felge 4 verhältnismäßig klein und die Hilfsfeder 7 erheblich vorgespannt ist, erfolgt diese Bewegung sehr rasch und jedenfalls in einer viel kürzeren Zeit als erforderlich wäre, bis sich der Wagenkasten 3 nach dem Platzen der Luftfeder um den Federweg der Luftfeder senkt und auf die Felge 4 auflegt. Die Federkraft und Federkennlinie der Hilfsfeder 7 ist zweckmäßig so gewählt, daß in dem Augenblick, in welchem sich die Felge 4 an den Wagenkasten anlegt, die Federkraft der Hilfsfeder 7 noch so groß ist, daß die zur Vermeidung der Entgleisungsgefahr erforderlichen Mindestradlast von 40% der normalen Radbelastung gewährleistet ist. Durch das Gewicht des sich absenkenden Wagenkastens 3 wird dann die Hilfsfeder 7 wieder zusammengedrückt und die Felge 4 legt sich wieder auf den oberen Rand des Luftfederrohrs 5 auf. Auf der Felge 4 liegt eine als Notfeder dienende Zusatzfeder 8, die in bekannter Weise eine Gummifeder sein kann, und auf dieser eine Gleitplatte 9. Dadurch wird sichergestellt, daß das Drehgestell sich auch nach dem Ausfall der Luftfeder beim Durchfahren von Kurven gegen den Wagenkasten ausdrehen kann. Bei den bekannten Anordnungen muß diese Notfederung so bemessen sein, daß auch beim Befahren einer Gleisver windung bei der elastischen Verformung des Wagenkastens und der Zusatzfedern die Luftfedetielge no h ausreichend belastet bleibt, damit sich cxr.t am G :- samtfahrzeug an zwei diagonal gelegenen Punkten d ;r Wagenkasten von der Notfeder abhebt, wodurch d e betreffenden Räder vollständig entlastet würdtn ui d Entgleisungsgefahr eintreten würde. Bei den bekannt* η Anordnungen muß deshalb die Notfeder noch eint η verhältnismäßig großen Federweg aufweisen. Bei η Gegenstand der Erfindung besteht die · Gefahr nicl-t, weit beim Abheben der Felge 4 vom oberen Rand d ^s Luftfederrohrs eine restliche Belastung des Drehgestells durch die Spannung der Hilfsfeder 7 besteh .n bleibt, die nach der geschilderten Bemessung der HiI' feder 7 groß genug ist, um zu gewährleisten, daß α e Mindestradbelastung nicht unterschritten wird.

Wenn sich beim Durchfahren von Kurven das Dre 1-gestell gegen den Wagenkasten verdreht so tritt nie it nur eine Verschiebung der Felge 4 gegen den Wnge ·.-kasten 3 in Fahrtrichtung ein, die der Luftfederbalg t ohne weiteres aufzunehmen imstande ist, sonde· π gleichzeitig wird auch der Luftfederbalg tordiert. D e Anordnung nach der Erfindung hat den weiteren Vo teil, daß sich die Felge 4 gegen das Luftfederrohr 5 verdrehen kann, wobei die Verdrehung noch dadun π erleichtert wird, daß die Berührungsfläche zwischi η der Felge und dem Luftfederrohr durch die Vorspa nung der Hilfsfeder 7 entlastet ist. Zur Verminderur g der Reibung kann außerdem zwischen die Felge 4 ur i das Luftfederrohr 5 noch ein Gleitring 10 eingele t sein. Damit bei dieser Verdrehung der Felge 4 gegi η das Luftfederrohr 5 die Hilfsfeder 7 nicht durch Ve drehen überbeansprucht wird, kann ferner zwischi ι dem einen Ende der Hilfsfeder 7 und ihrem Widerlagi r noch eine Drehschubfeder 11 eingeschaltet sein, d. ί. eine Feder, die bei sehr geringer senkrechter Nachgiebigkeit eine Verdrehung ihrer oberen gegen ihre unte ; Seite ohne großen Widerstand zuläßt.

Der für eine Notfeder erforderliche Federweg ai diert sich zu dem Federweg der Luftfeder. Da be, 1 Gegenstand der Erfindung der Federweg der Notfedv r kleingehalten werden kann, ergibt sich daraus noch d, r Vorteil, daß der Raum, der zwischen Wagenkasten ur i Drehgestell freigehalten werden muß, verhindert wir»:, was sich auf die Fußbodenhöhe des Fahrzeugs günstig auswirkt.

Die Hilfsfeder 7, die, wie in der Figur dargestell', zweckmäßig eine Schraubendruckfeder ist, kann auc'i durch eine andere, beispielsweise eine Gummifeder gi bildet werden. Die Anordnung kann auch dahin abgt ändert werden, daß die ganze Federanordnung umgt dreht, d.h. die Felge 2 am Drehgestell und das Luf<federrohr 5 mit der Hilfsfeder 7 und der Felge 4 an Wagenkasten angeordnet sind. Die Luftfeder muß nicl i unbedingt eine Feder mit torusförmigem Balg sein. De;· Gegenstand der Erfindung ist auch anwendbar für Lufi federn mit anders geformten Fcderbälgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Luftfeder für Schienenfahrzeuge mit einem zwischen einem Wagenkasten und einem Drehgestell angeordneten und durdi Felgen befestigten Luftfederbalg, dem eine Hilfsfeder in Reihe geschaltet ist die sich einerseits an der einen Felge des Luftfederbalgs und andererseits am Drehgestell oder Wagenkasten abstützt und die innerhalb von zwei teleskopisch ineinanderschiebbaren Rohren, von denen das eine mit dem Drehgestell bzw. Wagenkasten und das andere mit der Felge des Luftfederbalgs verbunden ist, mittig zum Luftfederbalg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopisch ineinanderschiebbaren Rohre und die Federkennlinie der Hilfsfeder (7) so bemessen und aufeinander abgestimmt sind, daß einerseits bei intakter Luftfeder die Felge (4) des Luftfederbalgs (1) sich bereits bei einer unter der von der Luftfeder zu tragenden Last liegenden Federkraft der Hilfsfeder (7) an dem mit dem Drehgestell (6) bzw. Wagenkasten (3) verbundenen Rohr (Luftfederrohr 5) unter Ausschaltung der vorgespannt bleibenden Hilfsfeder (7) abstützt und andererseits bei einem Ausfall der Luftfeder die Federkraft der um den Federweg der Luftfeder entspannten Hilfsfeder (7) noch so groß ist, daß die restliche Radlast noch mindestens 40% der normalen Radlast beträgt.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Felge (4) des Luftfederbalgs (1) und dem mit dem Drehgestell (6) verbundenen Rohr (Luftfederrohr 5) ein Gleitring (10) angeordnet ist.

3. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hilfsfeder (7) und einem ihrer beiden Widerlager eine Drehschubfeder (11) angeordnet ist.

40 den Schienen kurzzeitig abheben, so daß eine Entgleisung eintreten kann. Es muß außerdem bei Luftfedern eine sogenannte Notfederung vorgesehen sein, damit sir hergestellt ist. daß an Gleis verwindungen, beispielsweise bei den Einfahrrampen vor Kurven, nicht die diagonal zueinander liegenden Räder zu weitgehend entlastet werden, woduich wieder Entgleisungsgefahr ent-