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WO2013072122A1 - Federsystem für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Federsystem für ein schienenfahrzeug Download PDF

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WO2013072122A1
WO2013072122A1 PCT/EP2012/069404 EP2012069404W WO2013072122A1 WO 2013072122 A1 WO2013072122 A1 WO 2013072122A1 EP 2012069404 W EP2012069404 W EP 2012069404W WO 2013072122 A1 WO2013072122 A1 WO 2013072122A1
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WO
WIPO (PCT)
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spring
emergency
air spring
air
chassis
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Ceased
Application number
PCT/EP2012/069404
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Kranz
Olaf Korduan
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ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Original Assignee
ContiTech Luftfedersysteme GmbH
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Publication date
Application filed by ContiTech Luftfedersysteme GmbH filed Critical ContiTech Luftfedersysteme GmbH
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    • B60G11/27—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs wherein the fluid is a gas
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    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0417—Refrigeration circuit bypassing means for the subcooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size

Definitions

  • the invention relates to a spring system for a rail vehicle, arranged as
  • the spring system has an air spring with an air spring volume in a working or pressure chamber, which is formed in a between air spring cover, the so-called top plate, and chassis-side rim arranged air spring bellows.
  • the air spring cover or the top plate is in communication with the car body.
  • the spring system has a cooperating with the working or pressure chamber additional volume, and arranged below the air spring and cooperating with the latter in a series circuit auxiliary spring of elastomeric material, preferably made of rubber, and formed in the form of a stop buffer and also made of elastomeric material emergency spring within the work or pressure room.
  • the emergency spring is between body-side
  • the chassis-side lower plate of the air suspension is usually considered in an air spring system for a rail vehicle.
  • the emergency spring is usually mounted on the chassis side or on the rim, which in turn is mounted on the auxiliary spring.
  • primary suspension / primary suspension system and "secondary suspension / secondary suspension system” which are sometimes used with some fuzziness are basically very simple to define as follows:
  • Primary suspension in today's vehicles means the first and basic suspension between the unsprung wheel mass and the chassis or axle beam of a vehicle In a car or truck, this primary suspension is provided by the resilient properties of a pneumatic tire, ie the pneumatic tire the "primary spring”.
  • Primary suspension usually consists of material- or form-elastic components, such as coil springs, leaf springs, rubber-metal springs, etc. and is usually designed for the suspension of high-frequency loads. This is also common in modern wheels, which are constructed to reduce noise from an inner wheel disc, a surrounding rubber element and finally an outer rim.
  • this secondary suspension is used achieved by damped steel springs, air springs or struts between chassis and body.
  • the air spring with additional volume also serves, for example. the load-dependent height regulation and is designed for low-frequency loads.
  • the regulation of the driving level is usually carried out by the secondary suspension taking into account the total height or the total spring travel of the
  • the US 3,826,507 discloses an air spring for a rail vehicle, which is provided with an additional spring.
  • the additional spring is designed as a block spring made of rubber and largely surrounded by the air spring.
  • the additional spring is also arranged so that the car body can sit on an air spring in the air spring on the same time designed as an emergency spring auxiliary spring.
  • the additional volume is formed in the air spring cover and the emergency spring is arranged facing the inside of the air spring cover and the chassis-side rim.
  • the emergency spring comes only when the air bag is depressurized and no longer carries the car body. Then the top plate is located with the emergency spring on the rim of the auxiliary spring. The emergency spring then takes over the support function together with the additional spring and thus influences the vertical characteristic. Due to the mounting position on the underside of the top plate greater horizontal deflection of the top plate to the lower auxiliary spring wall without contact Balginn and preloaded spring element in emergency spring and air spring operation can be enabled. Narrow curve passages of the rail vehicle, even at higher loads, can thus be realized.
  • the emergency spring is provided on the inside of the air spring cover with a bias.
  • the bias allows a reduced installation height of the emergency spring and thus an often desirable reduced height of the air spring system.
  • the fact that the top plate is connected to the car body, also the emergency spring is exposed to only small vibrations and accelerations in contrast to the usual in the art mounting the emergency spring on the rim / on the auxiliary spring.
  • the screw connections are therefore subject to lower force influences in the construction according to the invention. It is only that weight of the additional spring connected to the chassis or with the bogie, whereby the unsprung mass is reduced.
  • a further advantageous embodiment is that the emergency spring is biased by a clamping element engaging in the air spring cover, preferably with a clamping screw acting on the emergency spring via a washer.
  • a clamping element engaging in the air spring cover, preferably with a clamping screw acting on the emergency spring via a washer.
  • Air spring cover is a further advantageous embodiment in that the emergency spring has a vulcanized base plate, which is releasably connected to the air spring cover, about simple screw connections connected.
  • Fig. 1 shows an inventive spring system
  • Fig. 2 shows the front part of a rail-bound
  • Fig. 3 is a spring system of the prior art
  • Fig. 1 shows an inventive spring system 1 for a rail vehicle, arranged between a car body or a body and an unsprung
  • Chassis part both not shown here.
  • the spring system is here
  • the spring system 1 has an air spring with a Air spring volume in a working or pressure chamber 2, which is formed in a arranged between the air spring cover 3 and chassis side rim 4 air spring bellows 5.
  • the cooperating with the working or pressure chamber 2 additional volume 6 is formed in the air spring cover 3.
  • Stop buffer between air spring cover 3 and chassis side rim 4 acts as a support.
  • the emergency spring 8 on the inside of the air spring cover 3 is provided with a bias in which the emergency spring 8 is clamped with an engaging in the air spring cover 3 and acting on a spring 9 on the emergency spring 8 clamping screw 10.
  • the emergency spring 8 has a vulcanized base plate 11 which is detachably connected to the air spring cover 3 via screws 12.
  • Fig. 2 shows the front part of a rail-bound short-distance railcar 13 with the spring system according to the invention, i. Air suspension system.
  • the subframe or the chassis 14 is connected via the spring system 1 according to the invention with the car body 15 of the railcar 16.
  • Fig. 3 shows cursorily an air spring system 17 from the prior art, in which the emergency spring 18 is mounted on the chassis side on the rim 19, under which in turn the additional spring 20 is located. In this system, it may happen that by contact between emergency spring and bellows with horizontal deflections and high

Landscapes

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Abstract

Federsystem (1) für ein Schienenfahrzeug (13), angeordnet als Sekundärfedersystem zwischen einem Wagenkasten (15) und einem Fahrwerksteil (14), mit einer Luftfeder, einem Zusatzvolumen, einer parallel zur Luftfeder angeordneten Zusatzfeder (7) aus elastomerem Werkstoff und einer ebenfalls aus elastomerem Werkstoff ausgebildete Notfeder (8), wobei das Zusatzvolumen im Luftfederdeckel (3) ausgeformt ist und die Notfeder (8) an der Innenseite des karosserieseitigen Luftfederdeckels (3) und zur fahrzeugseitigen Felge (4) weisend angeordnet ist.

Description

Federsystem für ein Schienenfahrzeug Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Federsystem für ein Schienenfahrzeug, angeordnet als
Sekundärfedersystem zwischen einem gefederten Wagenkasten und einem als Fahrwerk dienenden Drehgestell oder Fahrwerks schemel. Das Federsystem weist eine Luftfeder mit einem Luftfedervolumen in einem Arbeits- oder Druckraum auf, welcher in einem zwischen Luftfederdeckel, der so genannten Oberplatte, und fahrwerkseitiger Felge angeordnetem Luftfederbalg ausgebildet ist. Der Luftfederdeckel bzw. die Oberplatte steht mit dem Wagenkasten in Verbindung. Weiterhin weist das Federsystem ein mit dem Arbeits- oder Druckraum zusammenwirkendes Zusatzvolumen auf, sowie eine unterhalb der Luftfeder angeordnete und mit letzterer in einer Reihenschaltung zusammenwirkende Zusatzfeder aus elastomerem Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi, und eine in Form eines Anschlagpuffers und ebenfalls aus elastomerem Werkstoff ausgebildete Notfeder innerhalb des Arbeits- oder Druckraums. Die Notfeder ist zwischen karosserieseitigem
Luftfederdeckel und fahrwerkseitigem Felge wirkend vorgesehen. Als Felge wird bei einem Luftfedersystem für ein Schienenfahrzeug üblicherweise die fahrwerksseitige Unterplatte der Luftfederung angesehen.
Im normalen Betriebszustand eines solchen Luftfedersystems wird das Zusatzvolumen verwenden, um die Kennung der Federung zu verändern und damit eine komfortable „weichere" Federung einzustellen.
Solche Federsysteme sind für Schienenfahrzeuge bekannt. Die Luftfederung wirkt im Betriebszustand zusammen mit einer Zusatzfeder aus elastomerem Werkstoff.
Darüberhinaus ist oft noch eine Notfeder vorgesehen, ebenfalls aus elastomerem
Werkstoff, welche zwischen Karosserie bzw. Wagenkasten und Fahrwerk bzw. Fahrgestell oder Fahrschemel des Fahrzeuges so angeordnet ist, dass bei einem Ausfall der Luftfeder die Karosserie am Fahrwerk durch die Notfeder und die Zusatzfeder abgestützt wird. Bei den bekannten Systemen ist die Notfeder üblicherweise fahrwerksseitig an oder auf der Felge angebracht, die wiederum auf der Zusatzfeder befestigt ist. Es gibt auch
Konstruktionen, bei denen keine separate Notfeder vorhanden ist und die Zusatzfeder die Funktion der Notfeder aufnimmt. In diesen Fällen setzt bei Luftausfall dann die Oberplatte bzw. der Luftfederdeckel direkt auf der Felge auf.
Die gelegentlich mit einer gewissen Unscharfe verwendeten Begriffe„Primärfederung / Primärfedersystem" und„Sekundärfederung / Sekundärfedersystem" sind im Grunde sehr einfach wie folgt zu definieren:
- Unter einer„Primärfederung" versteht man bei heutigen Fahrzeugen die erste und grundlegende Federung zwischen der ungefederten Radmasse und dem Fahrgestell bzw. dem Achsträger eines Fahrzeugs. Bei einem PKW oder LKW wird diese Primärfederung durch die federnden Eigenschaften eines Luftreifens bereitgestellt, d.h. der Luftreifen ist die„Primärfeder".
Bei einem Schienenfahrzeug mit Rädern aus Metall ist es demgegenüber erforderlich, die die Radachse mit dem Radsatz aufnehmenden Achsgehäuse gegenüber dem Drehgestell/Fahrgestell mit einer Primärfederung abzufedern. Diese
Primärfederung besteht üblicherweise aus material- oder formelastischen Bauteilen, wie etwa Schraubenfedern, Blattfedern, Gummi-Metall-Federn etc. und ist in der Regel zur Federung hochfrequenter Belastungen ausgelegt. Dies ist auch bei modernen Rädern üblich, die zur Reduzierung der Geräuschentwicklung aus einer inneren Radscheibe, einem umgebenden Gummielement und schließlich einem äußeren Radkranz aufgebaut sind.
- Unter einer„Sekundärfederung" versteht man bei Fahrzeugen die Federung
zwischen dem Fahrgestell bzw. dem Achsträger eines Fahrzeugs und seiner Karosserie oder seinem Aufbau. Bei PKW und LKW wird diese Sekundärfederung durch gedämpfte Stahlfedern, Luftfedern oder Federbeine zwischen Fahrwerk und Karosserie erreicht.
Neben Konstruktionen mit Hydrofedern besteht eine Bauart einer solchen
Sekundärfederung für Schienenfahrzeuge in der auch hier beanspruchten besonders komfortabler Ausführung aus einer Luftfeder und einer Gummi-Metall-Feder als
Zusatzfeder, welche in Reihe geschaltet sind. Die Luftfeder mit Zusatzvolumen dient dabei auch z.B. der beladungsabhängigen Höhenregulierung und ist auf niederfrequente Belastungen ausgelegt.
Die Regelung des Fahrniveaus erfolgt üblicherweise durch die Sekundärfederung unter Berücksichtigung der Gesamthöhe bzw. des gesamtem Federweges des
Sekundärfederungssystems, wobei sich der Federweg aus den Federwegen/Federhöhen der beiden Komponenten, d.h. Luftfeder und der Zusatzfeder ergibt. Im Allgemeinen erfolgt die Regelung so, dass bei unterschiedlichen Beladungszuständen eine konstante Höhe eingestellt wird.
Die US 3,826,507 offenbart eine Luftfeder für ein Schienenfahrzeug, welche mit einer Zusatzfeder versehen ist. Die Zusatzfeder ist dabei als Blockfeder aus Gummi ausgebildet und größtenteils von der Luftfeder umgeben. Die Zusatzfeder ist zudem so angeordnet, dass der Wagenkasten bei einem Luftverlust in der Luftfeder auf der gleichzeitig als Notfeder ausgebildeten Zusatzfeder aufsetzen kann.
Im Notfederbetrieb, bei dem die die Oberplatte auf der Notfeder oder auf der Zusatzfeder aufsetzt, zeigen sich jedoch einige Nachteile der bisher bekannten Systeme. So kann es vorkommen, dass durch Berührung zwischen zusätzlichem Federelement oder Notfeder und Balg bei horizontalen Auslenkungen und hoher Vertikaleinfederung unter großen Lasten die Bewegungs Spielräume eingeschränkt werden. Andererseits wird während des normalen Luftfederbetriebs durch die eine auf der
Zusatzfeder angebrachte Notfeder die Federmasse erheblich erhöht wird. Dabei werden Schraubenverbindungen zwischen Notfeder und Zusatzfeder durch Beschleunigungskräfte und Vibrationen, die auf das Drehgestell wirken, einer hohen Belastung ausgesetzt.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein Federsystem für Schienenfahrzeuge als Luftfedersystem bereitzustellen, welches Notfeder und Zusatzfeder sowie ein für eine komfortable Federung erforderliches Zusatzvolumen aufweist, welches auch im
Notfederbetrieb, bei dem die die Oberplatte auf der Notfeder aufsetzt, unter großen Lasten große horizontale Bewegungs Spielräume z. B. bei engen Kurvendurchfahrten aufweist und trotzdem eine einfache Montage und eine kostengünstige Herstellung erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei ist das Zusatzvolumen im Luftfederdeckel ausgeformt und die Notfeder ist an der Innenseite des Luftfederdeckels und zur fahrwerkseitigen Felge weisend angeordnet. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung, bei der die Notfeder an der Unterseite der Oberplatte montiert wird, kommt die Notfeder nur zum Einsatz, wenn der Luftfederbalg drucklos ist und den Wagenkasten nicht mehr trägt. Dann liegt die Oberplatte mit der Notfeder auf der Felge der Zusatzfeder auf. Die Notfeder übernimmt dann zusammen mit der Zusatzfeder die Tragfunktion und beeinflusst somit die Vertikalcharakteristik. Durch die Montageposition an der Unterseite der Oberplatte können größere horizontale Auslenkung der Oberplatte zur unteren Zusatzfeder ohne Berührung von Balginn wand und vorgespannten Federelement im Notfeder- und Luftfederbetrieb ermöglicht werden. Enge Kurvendurchfahrten des Schienenfahrzeugs, auch bei höheren Belastungen, können somit realisiert werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Notfeder an der Innenseite des Luftfederdeckels mit einer Vorspannung versehen ist. Die Vorspannung ermöglicht eine reduzierte Einbauhöhe der Notfeder und damit eine oft erwünschte reduzierte Bauhöhe des Luftfedersystems. Dadurch, dass die Oberplatte mit dem Wagenkasten verbunden ist, wird zudem die Notfeder nur geringen Vibrationen und Beschleunigungen ausgesetzt im Gegensatz zu der im Stand der Technik üblichen Montage der Notfeder an der Felge/ an der Zusatzfeder. Die Schraubenverbindungen unterliegen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion somit geringeren Krafteinflüssen. Dabei ist nur dass Gewicht der Zusatzfeder mit dem Fahrwerk bzw. mit dem Drehgestell verbunden, wodurch die ungefederte Masse reduziert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Notfeder mit einem in den Luftfederdeckel eingreifenden Spannelement vorgespannt ist, vorzugsweise mit einer über eine Scheibe auf die Notfeder wirkenden Spannschraube. Eine solche Ausführung ist einfach und kostengünstig zu realisieren und erfordert keinen großen Montageaufwand.
Zur Vereinfachung der Befestigung der Notfeder an der Oberplatte bzw. am
Luftfederdeckel besteht eine weitere vorteilhafte Ausbildung darin, dass die Notfeder eine anvulkanisierte Grundplatte aufweist, die mit dem Luftfederdeckel lösbar, etwa über einfache Schraubverbindungen, verbunden ist.
Vorteilhafterweise wird ein solches Federsystem bei einem Schienenfahrzeug eingesetzt. Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäßes Federsystem
Fig. 2 den vorderen Teil eines schienengebundenen
Kurzstreckentriebwagens mit einem erfindungsgemäßen Federsystem
Fig. 3 ein Federsystem aus dem Stand der Technik
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäßes Federsystem 1 für ein Schienenfahrzeug, angeordnet zwischen einem Wagenkasten bzw. einer Karosserie und einem ungefedertem
Fahrwerksteil, beide hier nicht näher dargestellt. Das Federsystem stellt hier das
Sekundärfedersystem dar. Das Federsystem 1 weist eine Luftfeder mit einem Luftfedervolumen in einem Arbeits- oder Druckraum 2 auf, welcher in einem zwischen Luftfederdeckel 3 und fahrwerkseitiger Felge 4 angeordnetem Luftfederbalg 5 ausgebildet ist. Das mit dem Arbeits- oder Druckraum 2 zusammenwirkendes Zusatzvolumen 6 ist im Luftfederdeckel 3 ausgeformt.
Unterhalb der Luftfeder bzw. des Luftfederbalges 5 ist eine mit der Luftfeder in einer Reihenschaltung zusammenwirkende Zusatzfeder 7 aus Gummi angeordnet.
An der Innenseite des karosserieseitigen Luftfederdeckels 3 ist eine zur fahrwerkseitigen Felge 4 weisende aus Gummi ausgebildete Notfeder 8 angeordnet, die in Form eines
Anschlagpuffers zwischen Luftfederdeckel 3 und fahrwerkseitiger Felge 4 als Abstützung wirkt.
Die Notfeder 8 an der Innenseite des Luftfederdeckels 3 ist mit einer Vorspannung versehen, bei der die Notfeder 8 mit einem in den Luftfederdeckel 3 eingreifenden und über eine Scheibe 9 auf die Notfeder 8 wirkende Spannschraube 10 verspannt wird.
Die Notfeder 8 weist eine anvulkanisierte Grundplatte 11 auf, die mit dem Luftfederdeckel 3 lösbar über Schrauben 12 verbunden ist.
Fig. 2 zeigt den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstreckentriebwagens 13 mit dem erfindungsgemäßen Federsystem, d.h. Luftfedersystem. Der Fahrschemel bzw. das Fahrgestell 14, ist über das erfindungsgemäße Federsystem 1 mit Dem Wagenkasten 15 des Triebwagens 16 verbunden ist.
Fig. 3 zeigt kursorisch ein Luftfedersystem 17 aus dem Stand der Technik, bei dem die Notfeder 18 fahrwerksseitig auf der Felge 19 angebracht ist, unter der sich wiederum die Zusatzfeder 20 befindet. Bei diesem System kann es vorkommen, dass durch Berührung zwischen Notfeder und Balg bei horizontalen Auslenkungen und hoher
Vertikaleinfederung unter großen Lasten die Bewegungsspielräume eingeschränkt werden. Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
I Federsystem
2 Arbeits- oder Druckraum
3 Luftfederdeckel
4 Felge
5 Luftfederbalg
6 Zusatz volumen
7 Zusatzfeder
8 Notfeder
9 Scheibe
10 Spannschraube
I I Grundplatte
12 Schraube
13 Kurzstreckentriebwagen
14 Fahrwerk bzw. Drehgestell
15 Wagenkasten, bzw. Karosserie
16 Luftfedersystem
17 Notfeder
18 Felge
19 Zusatzfeder

Claims

Patentansprüche
1. Federsystem (1) für ein Schienenfahrzeug (13), angeordnet als Sekundärfedersystem zwischen einem Wagenkasten (15) und einem als Fahrwerk dienenden Drehgestell (14), wobei das Federsystem folgende Einrichtungen aufweist:
- eine Luftfeder mit einem Luftfedervolumen in einem Arbeits- oder Druckraum (2), welcher in einem zwischen Luftfederdeckel (3) und fahrwerkseitiger Felge (4) angeordnetem Luftfederbalg (5) ausgebildet ist,
- ein mit dem Arbeits- oder Druckraum zusammenwirkendes Zusatzvolumen (6), - eine unterhalb der Luftfeder angeordnete und mit letzterer in einer Reihenschaltung zusammenwirkende Zusatzfeder (7) aus elastomerem Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi,
- eine in Form eines Anschlagpuffers und ebenfalls aus elastomerem Werkstoff ausgebildete Notfeder (8) innerhalb des Arbeits- oder Druckraums (2), wobei die Notfeder (8) zwischen Luftfederdeckel (3) und fahrwerkseitiger Felge (4) wirkend vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Zusatzvolumen (6) im Luftfederdeckel (3) ausgeformt ist und
- dass die Notfeder (8) an der Innenseite des Luftfederdeckels (3) und zur
fahrwerkseitigen Felge (4) weisend angeordnet ist.
2. Federsystem nach Anspruch 1 , bei dem die Notfeder (8) an der Innenseite des
Luftfederdeckels mit einer Vorspannung versehen ist.
3. Federsystem nach Anspruch 2, bei dem die Notfeder (8) mit einem in den
Luftfederdeckel eingreifenden Spannelement vorgespannt ist, vorzugsweise mit einer über eine Scheibe (9) auf die Notfeder (8) wirkenden Spannschraube (10). Federsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Notfeder eine anvulkanisierte Grundplatte (11) aufweist, die mit dem Luftfederdeckel (3) lösbar verbunden ist.
Schienenfahrzeug mit einem Federsystem nach Anspruch 1 bis 4.
PCT/EP2012/069404 2011-11-16 2012-10-02 Federsystem für ein schienenfahrzeug Ceased WO2013072122A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE102011055399A DE102011055399A1 (de) 2011-11-16 2011-11-16 Federsystem für ein Schienenfahrzeug

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WO2013072122A1 true WO2013072122A1 (de) 2013-05-23

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PCT/EP2012/069404 Ceased WO2013072122A1 (de) 2011-11-16 2012-10-02 Federsystem für ein schienenfahrzeug

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WO (1) WO2013072122A1 (de)

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