AT528583B1

AT528583B1 - Federungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: AT528583B1
Application number: ATA50959/2024A
Authority: AT
Inventors: Weissenböck Stefan
Original assignee: Siemens Mobility Austria Gmbh
Priority date: 2024-12-04
Filing date: 2024-12-04
Publication date: 2026-03-15
Also published as: AT528583A4

Abstract

Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug, ausgebildet zur Anordnung zwischen einem Wagenkasten (2) und einem Drehgestellrahmen (3), umfassend mindestens eine Luftfeder (4) und eine zu der Luftfeder (4) in Serie angeordnete Notfeder (5), wobei eine Kompressionseinrichtung (6) vorgesehen ist, welche mit einem, dem Druck (7) in der Luftfeder (4) proportionalen Druck (8) eines Fluids beaufschlagt ist und welche in Abhängigkeit von diesem Druck (8) eines Fluids die Notfeder (5) komprimiert.

Description

Beschreibung

FEDERUNGSEINRICHTUNG FÜR EIN SCHIENENFAHRZEUG

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung betrifft eine Federungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug zur Abfederung eines Wagenkastens gegenüber einem Fahrwerk.

STAND DER TECHNIK

[0002] Fahrwerke von Schienenfahrzeugen, insbesondere Passagierschienenfahrzeugen sind derart mit Federungen ausgestattet, sodass ein zeitgemäßer Fahrkomfort sichergestellt ist. Eine häufige Art der Federung umfasst sogenannte Luftfedern, bei welchen der Wagenkasten des Schienenfahrzeugs über mit einem Druckgas gefüllte, im Allgemeinen zylindrisch bzw. tonnenförmig aufgebaute Bälge auf dem Fahrwerk aufliegt. Diese Fahrwerke, welche sehr oft als zweiachsige Drehgestelle ausgeführt sind, weisen ihrerseits eine Federung auf, welche die Achsen, Achslager, Bremsenbauteile etc. gegenüber dem Fahrwerk federt und somit die ungefederten Massen reduziert. Diese Primärfederung sorgt für einen geringeren Verschleiß der Schienen und des Fahrwerks, da die auf die genannten Bauteile wirkenden Stoßkräfte reduziert werden. Als Federelemente in einer Primärfederung kommen typischerweise Schrauben- Blatt- oder Gummifederelemente zum Einsatz. Ein besonderer Vorteil einer Luftfederung als 2. Stufe, bzw. Sekundärfederung liegt in der Einstellbarkeit der Höhe des Wagenkastens über dem Schienenniveau durch Veränderung des Gasdrucks in den Federbälgen. Dies ist insbesondere bei U-Bahnfahrzeugen von Vorteil, da bei diesen Massenverkehrsmitteln ein stufenloser Einstieg in das Fahrzeug für einen raschen und sicheren Passagierwechsel auch unter allen zulässigen Beladungszuständen wesentlich ist. In Fehlerfällen, beispielsweise einer Undichtigkeit an den Federbälgen oder einem Ausfall der Druckgasversorgung ist ein sicherer Weiterbetrieb des Fahrzeugs zwar gewährleistet, da der Wagenkasten auf eine Notfeder absinkt, jedoch ist der Fahrkomfort reduziert und die Niveauregelfunktion der Sekundärfederung ist nicht mehr gegeben. Des Weiteren besteht dadurch die Gefahr einer Kollision des Bahnsteigs mit einer geöffneten Tür des Fahrzeugs, was schlimmstenfalls dazu führt, dass sich die Türen eines beladenen Fahrzeugs bei einem Ausfall der Luftfederung nicht mehr öffnen lassen. Da bei einer solchen Notfederfahrt auch die unterhalb des Wagenkastens angeordneten Einrichtungen näher an das Gleisbett geraten, ist auch für diesen Fall konstruktiv vorzusehen, sodass diese Unterflurgeräte entsprechend kleiner ausgeführt werden müssen. Da das Öffnen der Türen an einem Bahnsteig unter allen Umständen sichergestellt werden muss, werden manchmal aufwendige Konstruktionen der Türen in Kauf genommen, bei welchen diese Klappen aufweisen, welche bei einer Kollision mit einem Bahnsteig ausschwenken und ein Öffnen der Türen erlauben. Diese Lösung ist sowohl konstruktiv als auch ästhetisch nicht zufriedenstellend.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Federungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug anzugeben, welche es auch bei Versagen einer Luftfedereinrichtung erlaubt, den Wagenkasten in derselben Höhe über der Schienenoberkante zu führen wie bei einer korrekt funktionierenden Luftfedereinrichtung.

[0004] Die Aufgabe wird durch eine Federungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Schienenfahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

[0005] Dem Grundgedanken der Erfindung wird eine Federungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug beschrieben, welche zur Anordnung zwischen einem Wagenkasten und einem Drehgestellrahmen ausgebildet ist und welche mindestens eine Luftfeder und eine zu der Luftfeder in Serie angeordnete Notfeder umfasst, wobei eine Kompressionseinrichtung vorgesehen ist, welche mit einem dem Druck in der Luftfeder proportionalen Druck eines Fluids beaufschlagt ist und welche

in Abhängigkeit von diesem Druck eines Fluids die Notfeder komprimiert.

[90006] Dadurch ist der Vorteil erzielbar, in einem Fehlerfall einer Luftfedereinrichtung verhindern zu können, dass der Wagenkasten, welcher durch die Luftfeder getragen wird, absinkt. Als Fehlerfall wird dabei ein Entweichen des Drucks in der Luftfeder verstanden, welcher durch Versagen einer der Komponenten der Luftfedereinrichtung (Luftfeder, Verrohrung, Druckluftquelle, Regelventile, etc.) hervorgerufen wird. In einem solchen Fehlerfall sinkt bei herkömmlichen Luftfederungen der Wagenkasten ab, bis er von einem Anschlag im Inneren der Luftfeder gehalten wird. Damit ist zwar eine Weiterfahrt des Fahrzeugs möglich, jedoch mit den eingangs genannten Einschränkungen und Gefahrenpotentialen.

[0007] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, seriell zu der Luftfeder eine Notfeder vorzusehen und diese während des Normalbetriebs, d.h. bei funktionierender Luftfedereinrichtung, mittels einer Kompressionseinrichtung zu komprimieren. Dabei ist diese Notfeder und die Kompressionseinrichtung so auszulegen, dass bei einem Versagen der Luftfeder, bzw. einer Komponente der Luftfedereinrichtung auch der Druck in der Kompressionseinrichtung absinkt, sodass sich die Notfeder entspannt.

Da die Notfeder und die Luftfeder in Serie geschaltet sind, hebt die sich entspannende Notfeder die Luftfeder und somit auch den Wagenkasten an. Dadurch kann die Höhe des Wagenkastens über der Schienenoberkante auf dem Sollniveau gehalten werden, obwohl der Wagenkasten auf dem Anschlag in der Luftfeder aufliegt. Als Sollniveau ist dabei das für das Fahrzeug und die Haltestellen bevorzugte Niveau anzusehen, gebräuchlicherweise ist es jenes Niveau, dass ein stufenloses Betreten und Verlassen des Fahrzeugs durch die Passagiere erlaubt, d.h. dass das Fußbodenniveau des Fahrzeugs gleich mit dem Bahnsteigniveau ist.

[0008] Erfindungsgemäß ist eine Kompressionseinrichtung vorzusehen, welche so angeordnet ist, dass sie die Notfeder zu komprimieren imstande ist. Da die Notfeder mit einem ihrer Enden an einem Drehgestell, insbesondere einem Drehgestellrahmen aufliegt, ist es vorteilhaft, das Drehgestell mit einer Ausformung auszustatten, an welcher die Kompressionseinrichtung an einem ihrer Enden befestigbar ist und welche eine Krafteinleitung in die Kompressionseinrichtung erlaubt. Das weitere Ende der Kompressionseinrichtung ist mit dem, dem Drehgestell abgewandten Ende der Notfeder so zu verbinden, dass Kräfte zwischen der Kompressionseinrichtung und der Notfeder übermittelbar sind.

Die Kompressionseinrichtung ist vorzugsweise als pneumatischer oder hydraulischer Zylinder auszuführen und mit einem unter Druck stehenden Fluid zu beaufschlagen, dessen Druck dem Druck in der Luftfeder proportional ist. Dieser Druck kann einerseits identisch mit dem Druck in der Luftfeder sein, jedoch ist es vorteilhaft, die Kompressionseinrichtung so auszulegen, dass sie mit einem höheren Fluiddruck arbeitet als die Luftfeder.

Diese bevorzugte Ausführungsform sieht den Einsatz einer Druckübersetzung vor, welche den Druck in der Luftfeder in einen äquivalenten, aber höheren Fluiddruck für die Kompressionseinrichtung wandelt. Dabei kann der Luftfederdruck, welcher meist als komprimierte Luft vorliegt, auch in einen Druck einer Flüssigkeit als Fluiddruck für die Kompressionseinrichtung gewandelt werden.

Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Kompressionseinrichtung vorzugsweise mit möglichst geringen Abmessungen ausgeführt werden soll, wobei höhere Drücke einen geringeren Kolbendurchmesser einer Kompressionseinrichtung erlauben.

[0009] Die Notfeder ist vorzugsweise als elastisches Element mit einer Federkennlinie auszuführen, welche so steif ist, dass ein Absinken des Wagenkastens durch die Beladung des Fahrzeugs und folgedessen Komprimieren der Notfeder möglichst geringgehalten wird und gleichzeitig die Sicherheitsanforderungen betreffend Entgleisen durch Aufklettern eines Rades erfüllt werden. Eine solche steife Notfeder erfordert daher auch erhöhte Kräfte um sie im Normalbetrieb, d.h. funktionierender Luftfeder, um den sogenannten Luftfederspalt zu komprimieren.

Der Luftfederspalt ist jener Abstand, der zwischen dem Anschlag in der Luftfeder und seinem korrespondierenden Gegenstück, auf welchen der Anschlag in drucklosem Zustand der Luftfeder aufliegt, besteht, wenn die Luftfeder in ihrer Normalposition ist. Diese Normalposition entspricht jener Position, die konstruktiv als solche vorgegeben ist, insbesondere jene, die ein bahnsteighö-

hengleiches FuRßbodenniveau bewirkt.

[0010] In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, die Kompressionseinrichtung doppelwirkend auszuführen. Dabei kann sowohl eine Druckkraft auf die Notfeder ausgeübt werden als auch eine Zugkraft. Die Kompressionseinrichtung ist somit als doppelwirkender pneumatischer- oder hydraulischer Zylinder auszuführen und Regelventile und Steuereinrichtungen vorzusehen. Solcherart kann durch geeignete Bestimmung der aktuellen Einfederung des Schienenfahrzeugs auch eine Kompensation der Primärfeder vorgenommen werden. Diese, im Allgemeinen als Stahlfeder ausgeführte Primärfeder wird von der Bestimmung der Einfederung der Luftfeder mittels eines Luftfederventils nicht erfasst, sodass bei hohen Beladungszuständen eine bestimmte, nicht kompensierbare Einfederung und daher ein Niveauunterschied zwischen dem Fußboden und dem Bahnsteig bestehen bleibt. Mittels einer doppelwirkenden Kompressionseinrichtung kann jedoch auch dieser Niveauunterschied ausgeglichen werden.

[0011] In weiterer Fortbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, die Vorspannung der Notfeder durch ansteigende Beladung des Fahrzeugs zu limitieren. Dazu ist ein Druckminderventil (Druckreduzierventil) in die Zuleitung von dem Druck in der Luftfeder zu dem Druckumsetzer zu schalten, sodass der Fluiddruck in der Kompressionseinrichtung auf einen maximalen, vorgebbaren Wert limitiert ist.

[0012] Eine auf dem vorgehenden Ausführungsbeispiel aufbauende vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, zusätzlich zu der Limitierung des Fluiddrucks in der Kompressionseinrichtung eine beladungsabhängige Reduktion der Vorspannung der Notfeder vorzusehen. Dazu ist ein sogenannter Differentialdruck-Druckumsetzer einzusetzen, welcher einen von einer Druckdifferenz gebildeten Fluiddruck dem Fluidraum der Kompressionseinrichtung zu führt. Diese Druckdifferenz ist dabei aus dem Druck in der Luftfeder, welcher zusätzlich durch ein Druckminderventil begrenzt ist und einem Druck in der Luftfeder, welcher über ein Druckschaltventil geleitet ist, zu bilden. Das Druckschaltventil ist so konfiguriert, dass es bei einem bestimmten Druck in der Luftfeder öffnet und diesen Druck dem Differentialdruck-Druckumsetzer zuführt. Solcherart wird ab einem bestimmten Druck in der Luftfeder der Fluiddruck in der Kompressionseinrichtung gesenkt und die Vorspannung der Notfeder reduziert. Dadurch kann auch die Einfederung der Primärfederung kompensiert werden, wenn die einzelnen Bauteile, insbesondere die Schaltdrücke der Ventile und das Übersetzungsverhältnis des Differentialdruck-Druckumsetzers sowie dessen Differenzbildung auf die konkrete Anwendung hin abgestimmt werden. Jedoch versagen im Allgemeinen dabei konventionelle Luftfederventile, da die hier dargestellte Konfiguration in Zusammenarbeit mit einem konventionellen Luftfederventil zu Schwingungen der Niveauregulierung neigt. Es ist daher ein elektronisches Luftfederventil einzusetzen.

[0013] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, den Fluiddruck, welcher die Kompressionseinrichtung beaufschlagt, nur bis zu einem bestimmten Druck in der Luftfeder proportional zu diesem Druck zu steigern und bei weiter steigendem Druck in der Luftfeder den Fluiddruck proportional zu dem Druck in der Luftfeder zu reduzieren.

Dazu ist zur Umsetzung des Drucks in der Luftfeder ein Differentialdruck-Druckumsetzer vorzusehen, welcher in Abhängigkeit einer Druckdifferenz den Fluiddruck bestimmt. Dabei wird der Luftfederdruck einem 3/2-Wegeventil zugeführt ist, welches so geschaltet ist, dass der Fluiddruck bis zu einem bestimmten Schaltdruck proportional zu dem Druck in der Luftfeder erhöht wird und ab diesem Schaltdruck der der Fluiddruck proportional zu dem Druck in der Luftfeder reduziert wird. Ein solches druckgesteuertes, einstellbares 3/2-Wegeventil bietet zwei Schaltstellungen, wobei bis zu einem bestimmten Schaltdruck der zugeführte Druck einem ersten Ausgang des 3/2-Wegeventils zugeleitet wird, ab diesem Schaltdruck wird der erste Ausgang geschlossen und der zugeführte Druck einem zweiten Ausgang des 3/2-Wegeventils zugeleitet. Diese Ausgänge werden so an den Differentialdruck-Druckumsetzer geschaltet, dass der erste Ausgang dem Druckraum des Differentialdruck-Druckumsetzers zugeführt wird, welcher den Fluiddruck erhöht und der zweite Ausgang dem Druckraum des Differentialdruck-Druckumsetzers zugeführt wird, welcher den Fluiddruck reduziert, jeweils bei steigendem Luftfederdruck.

[0014] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das 3/2-Wegeventil

durch ein 4/2-Wegeventil zu ersetzen, sodass eine bessere Entlüftung der Druckräume des Differentialdruck-Druckumsetzers gewährleistet ist.

[0015] Von der Erfindung des Weiteren umfasst ist ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten und mindestens einem Fahrwerk mit einem Drehgestellrahmen, welches mit einer der obig beschriebenen Ausführungsformen einer Federungseinrichtung ausgestattet ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0016] Es zeigen beispielhaft:

[0017] Fig. 1 Federungseinrichtung — Prinzipdarstellung, Normalbetrieb. [0018] Fig.2 Federungseinrichtung — Prinzipdarstellung, Notfederbetrieb. [0019] Fig.3 _Federungseinrichtung Normalbetrieb.

[0020] Fig.4 _Federungseinrichtung Notfederbetrieb.

[0021] Fig.5 Federungseinrichtung Normalbetrieb, mit Druckminderventil.

[0022] Fig.6© Federungseinrichtung Normalbetrieb, mit beladungsabhängiger Reduktion der Vorspannung der Notfeder.

[0023] Fig. 7 Federungseinrichtung mit 3/2 Wegeventil zur Ansteuerung des DifferentialdruckDruckumsetzers

[0024] Fig. 8 Federungseinrichtung mit 4/2 Wegeventil zur Ansteuerung des DifferentialdruckDruckumsetzers

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0025] Fig.1 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung in einer stark abstrahierten Prinzipdarstellung bei Normalbetrieb. Es ist eine Federungseinrichtung 1 zur Federung eines Wagenkastens 2 gegenüber einem Drehgestellrahmen 3 dargestellt, welche eine Luftfeder 4 umfasst, auf welcher der Wagenkasten 2 ruht. Unterhalb der Luftfeder 4 ist eine Notfeder 5 in Serie zu der Luftfeder 4 angeordnet. Diese Notfeder 5 übermittelt die von der Luftfeder 4 in sie eingeleiteten Druckkräfte an den Drehgestellrahmen 3. Die Luftfeder 4 umfasst einen Anschlag 9, welcher im Inneren der Luftfeder 4 angebracht ist und welcher bei einem Verlust des Gasdrucks in der Luftfeder 4 verhindert, dass die Luftfeder vollständig verformt wird, sondern der Wagenkasten 2 über den Anschlag 9 gehalten wird. Eine Platte 10 ist zwischen der Luftfeder 4 und der Notfeder 5 vorgesehen. Ein Luftfederspalt 14 besteht bei Normalbetrieb zwischen dem Anschlag 9 und der Platte. In gezeigtem Normalbetrieb ist der Wagenkasten 2 in seiner Sollposition über dem Drehgestellrahmen, sodass bei einem Halt an einem Bahnsteig ein möglichst niveaugleicher Einstieg für die Passagiere gewährleistet ist. Dabei ist der Abstand 12 zwischen der Aufnahme der Luftfeder 4 an dem Wagenkasten 2 und der Platte 10 an seinem Sollwert. Der Abstand 11 zwischen dem Wagenkasten 2 und dem Drehgestellrahmen 3 ist dabei ebenso an seinem Sollwert. Erhöht sich die Beladung des Fahrzeugs, so wird die Luftfeder 4 komprimiert und der Abstand 12 und folgedessen auch der Abstand 11 reduzieren sich, was durch eine Niveauregelung erkannt wird, welche den Druck 7 in der Luftfeder 4 erhöht, sodass der Abstand 11 wieder seinen Sollwert einnehmen. Bei einer Reduktion der Beladung erfolgt ein umgekehrter Vorgang. Die dazu erforderlichen Einrichtungen wie Regelventile und Gestänge sind bekannt und zur Vereinfachung der Darstellung in Fig.1 nicht gezeigt. Die Federungseinrichtung 1 ist so gestaltet, dass sie bei einem Verlust des Drucks 7 in der Luftfeder den Abstand 11 zwischen dem Wagenkasten 2 und dem Drehgestellrahmen 3 beibehält. Dazu ist die Notfeder 5 während des Normalbetriebs so vorgespannt, dass sie mindestens um den Betrag des Luftfederspalts 14 komprimiert ist und sich erst bei Verlust des Drucks 7 in der Luftfeder entspannt und dabei den Wagenkasten in sein Sollniveau, bei welchem der Abstand 11 seinen Sollwert annimmt, erreicht. Diese Vorspannung wird mittels der Kompressionseinrichtung 6 erzielt, welche zur Aufbringung einer Druckkraft auf die Platte 10 und dadurch auf die Notfeder 5 eingerichtet ist. Die Abstützung dieser Kompressionseinrichtung 6 erfolgt an einer Ausformung 15 an dem Drehgestellrahmen 3, die Kompressi-

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onseinrichtung 6 ist in gezeigter Prinzipdarstellung als pneumatischer Zylinder, welcher mit dem Druck 7 in der Luftfeder 4 beaufschlagt ist dargestellt. Die zur Kompression der Notfeder 5 erforderlichen Kräfte erfordern in praktischen Umsetzungen der Erfindung eine Kalkulation des erforderlichen Drucks, sodass ein Druckumsetzer vorteilhaft einzusetzen ist.

[0026] Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung in einer stark abstrahierten Prinzipdarstellung bei Notfederbetrieb. Es ist die Federungseinrichtung 1 aus Fig.1 dargestellt, wobei die Luftfeder 4 drucklos ist, beispielsweise aufgrund einer defekten Verrohrung oder eines Schadens an der Luftfeder selbst. Dabei weist die Luftfeder 4 keine Wirkung mehr auf, der Wagenkasten 2 liegt über den Anschlag 9 an der Platte 10 auf, wodurch der Abstand 12 reduziert ist. Der Abstand 12 ist dabei um den Wert des Luftfederspalts 14 im Normalbetrieb reduziert, bei dem in Fig.2 dargestellten Notfederbetrieb besteht kein Luftfederspalt 14 mehr, dieser nimmt den Wert Null ein. Gleichzeitig mit dem Entweichen des Drucks 7 aus der Luftfeder 4 entweicht auch der Druck in der Kompressionseinrichtung 6, sodass diese die Vorspannung der Notfeder 5 nicht mehr aufrechterhalten kann. Die Notfeder 5 entspannt sich daher und hebt den Wagenkasten 2 auf sein Sollniveau, d.h. der Abstand 11 zwischen dem Wagenkasten 2 und dem Drehgestellrahmen 3 ist gleich wie während des Normalbetriebs.

[0027] Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung im Normalbetrieb. Es ist eine Federungseinrichtung 1 dargestellt, die wesentliche Elemente für einen praktischen Einsatz umfasst. Eine Luftfeder 4 mit einem im Inneren der Luftfeder 4 angeordneten Anschlag 9 ist ober einer Notfeder 5 angeordnet, welche ihrerseits auf einem Drehgestellrahmen 3 aufliegt. Die Kompressionseinrichtung ist so ausgeführt, dass eine Ausformung 15 des Drehgestellrahmens einen Zylinder bildet, in welchem die als Kolben ausgeführte Platte 10 geführt ist. Die Platte 10 ist wie in den Prinzipdarstellungen Fig. 1 und 2 zwischen der Luftfeder 4 und der Notfeder 5 angeordnet. Zwischen der Ausformung 15 und der Platte 10 besteht ein Fluidraum 17, welcher sich ringförmig um die Notfeder 5 erstreckt. Diese Lösung bietet einen wesentlich größeren effektiven Kolbenquerschnitt als er bei der typischerweise gegebenen Einbausituation für eine Luftfederung mit konventionellen Zylindern realisierbar wäre und reduziert daher den erforderlichen Fluiddruck. Gezeigtes Ausführungsbeispiel umfasst noch einen Abschnitt der Notfeder 5 zwischen der Platte 10 und der Luftfeder 4, welcher nicht durch die Kompressionseinrichtung komprimierbar ist. Fig. 3 zeigt den Normalbetrieb, bei welchem der Luftfederspalt 14 einen bestimmten Sollwert annimmt. Die Notfeder 5 ist dementsprechend um denselben Wert komprimiert. Des Weiteren ist ein Druckumsetzer 16 vorgesehen, welchem der Druck 7, welcher in der Luftfeder 4 herrscht, zugeführt wird. Dieser Druckumsetzer 16 wandelt diesen Druck 7 in einen höheren Fluiddruck 8, welcher linear proportional zu dem Druck 7 ist. Dies kann beispielsweise, wie in Fig.3 dargestellt, mittels zweier mechanisch miteinander verbundenen Zylinder erfolgen, welche eine gemeinsame Kolbenstange, aber unterschiedlich große Kolben aufweisen. Der Fluidruck 8 kann in einem gasförmigen oder einem flüssigen Medium bestehen, aufgrund des höheren Druckwerts des Fluiddrucks 8 gegenüber dem Druck 7 in der Luftfeder 4 ist eine Ausführung als hydraulischer Zylinder vorteilhaft. Insbesondere ist vorteilhaft, dass ein hydraulisches System aus Druckumsetzer 16, Fluidraum 17 und der zugehörigen Verrohrung wesentlich weniger zu Schwingungen neigt als ein pneumatisches System. Die Niveauregulierung durch Variation des Drucks 7 in der Luftfeder 4 kann somit unbeeinflusst arbeiten.

[0028] Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung im Notfederbetrieb. Es ist die Federungseinrichtung 1 aus Fig.3 bei einem Verlust des Drucks 7 in der Luftfeder 4 dargestellt. Dabei liegt der Wagenkasten (in Fig.3 und 4 nicht dargestellt) über den Anschlag 9 auf der Notfeder 5 auf, der Luftfederspalt 14 weist dabei den Wert Null auf. Durch das Entweichen des Drucks 7 aus dem Druckumsetzer 16 sinkt auch der Fluiddruck 8 ab, sodass sich die Notfeder 5 entspannt und den Wagenkasten über den Anschlag 9 auf sein Sollniveau hebt. Die Kompression der Notfeder 5 beträgt dabei ebenso wie der Luftfederspalt 14 den Wert Null. Der Fluidraum 17 ist auf sein geometrisch geringstmögliches Volumen reduziert.

[0029] Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung im Normalbetrieb mit einem Druckminderventil. Es ist eine Federungseinrichtung 1, ähnlich wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt offenbart, wobei jedoch der Druckumsetzer 16 über ein Druckminderventil 18 aus dem

Druck 7 in der Luftfeder 4 versorgt wird. Die Federungseinrichtung 1 ist im Normalbetrieb, d.h. mit dichter Luftfeder 4 und funktionierender Druckluftversorgung dargestellt. Das Druckminderventil 18 limitiert den Druck, welcher dem Druckumsetzer 16 aus dem Druck 7 zugeführt wird, sodass dieser zugeführte Druck einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann. Dadurch ist auch die Kraftwirkung auf die Platte 10, welche aus dem Fluidraum 17 auf die Platte 10 ausgeübt wird, begrenzt. Somit wird die durch den Druck 7 in der Luftfeder 4 bewirkte Vorspannung der Notfeder 5 auf einen bestimmten Wert limitiert. Ein übermäßiges Einfedern des Wagenkastens 2 gegenüber einem Drehgestellrahmen 3 wird dadurch verhindert.

[0030] Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung mit beladungsabhängiger Reduktion der Vorspannung der Notfeder in einem Normalbetrieb. Es ist eine Federungseinrichtung 1, wie in Fig.5 offenbart, dargestellt, wobei jedoch zur Übersetzung des Drucks 7 in der Luftfeder 4 in den Fluiddruck 8 ein Differentialdruck-Druckumsetzer 20 vorgesehen ist. Ein solcher Differentialdruck-Druckumsetzer 20 weist einen Zylinder mit einem Kolben auf, wobei der Kolben beidseitig mit jeweils einem bestimmten Druck beaufschlagbar ist. Solcherart wird der Kolben mit der Differenz dieser Drücke angetrieben und es kann die Antriebskraft auf den Kolben, hervorgerufen durch den Druck 7 durch das Zuführen eines weiteren Drucks auf die gegenüberliegende Seite des Kolbens reduziert werden, folgedessen auch der Fluiddruck 8 entsprechend reduziert wird. In gezeigtem Ausführungsbeispiel wird der Druck 7 in der Luftfeder (wie auch in Fig. 5) über ein Druckminderventil 18 einer Seite des Kolbens des Differentialdruck-Druckumsetzer 20 zugeführt. Auf die gegenüberliegenden, die Antriebskraft auf den Kolben reduzierende Seite wird ein Druck zugeführt, welcher aus dem über ein Druckschaltventil 19 geleiteten Druck 7 in der Luftfeder 4 gebildet ist. Dieses Druckschaltventil 18 öffnet bei einem bestimmten, vorgegebenen Druck 7 in der Luftfeder 4 und führt diesen der die Antriebskraft auf den Kolben reduzierende Seite des Zylinders zu. Dadurch reduziert sich der Fluiddruck 8 und somit die Vorspannung der Notfeder 5, es findet somit eine lastabhängige Reduktion der Vorspannung der Notfeder 5 statt. Dies kann insbesondere dazu vorgesehen sein, um auch eine Einfederung der Primärfederung des Fahrzeugs zu kompensieren. Ein weiterer Vorteil einer solchen Einrichtung liegt darin, dass dadurch eine Möglichkeit zur stufenlosen adaptiven Steifigkeitssteuerung der Luftfeder 4 bei gleichgehaltenem FuRbodenniveau gegeben ist. Jedoch ist es erforderlich, ein ein elektronisches Luftfederventil 21 anstelle eines konventionellen, mittels eines Gestänges gesteuerten Luftfederventils einzusetzen, da letztere zu einer Schwingung der Niveauregulierung neigen können.

[0031] Fig. 7 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung mit einem 3/2 Wegeventil zur Ansteuerung des Differentialdruck-Druckumsetzer. Es ist eine Federungseinrichtung 1, welche wie jene in Fig.5 aufgebaut ist dargestellt, wobei zur Ansteuerung des DifferentialdruckDruckumsetzers 20 ein 3/2-Wegeventil 22 vorgesehen ist. Dieses 3/2-Wegeventil 22 ist druckgesteuert und in seinen Schaltdrücken einstellbar. Dabei belüftet es jenen Druckraum des Differentialdruck-Druckumsetzers 20, welcher den Fluiddruck 8 erhöht bis zu einem bestimmten, vorgebbaren Schaltdruck. Ab diesen Schaltdruck wird dem genannten Druckraum des DifferentialdruckDruckumsetzer 20 keine Druckerhöhung mehr zugeführt. Bei demselben Schaltdruck öffnet ein in dem 3/2-Wegeventil 22 integriertes Ventil und führt jenem Druckraum, welcher den Fluiddruck 8 reduziert, den Luftfederdruck 7 zu. Solcherart wird der Fluiddruck 8 ab diesem Druck wieder reduziert und die auf die Notfeder 5 wirkende Kraft ebenso reduziert.

[0032] Fig.8 zeigt beispielhaft und schematisch eine Federungseinrichtung mit einem 4/2-Wegeventil zur Ansteuerung des Differentialdruck-Druckumsetzer. Es ist eine verbesserte Ausführungsform der Federungseinrichtung 1, wie in Fig. 7 offenbart, dargestellt. Dabei ist anstelle eines 3/2-Wegeventils ein 4/2-Wegeventil 23 vorgesehen. Ein solches 4/2-Wegeventil 23 bietet den Vorteil der besseren Entlüftung jenes Druckraum des Differentialdruck-Druckumsetzers 20, welcher den Fluiddruck 8 reduziert.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Federungseinrichtung

2 Wagenkasten

3 Drehgestellrahmen

4 Luftfeder

5 Notfeder

6 Kompressionseinrichtung

7 Druck in der Luftfeder

8 Fluiddruck

9 Anschlag

10 Platte

11 Abstand Wagenkasten - Drehgestellrahmen 12 Abstand Wagenkasten - Platte

13 Abstand Platte — Drehgestellrahmen

14 Luftfederspalt

15 Ausformung

16 Druckumsetzer

17 Fluidraum

18 Druckminderventil

19 Druckschaltventil

20 Differentialdruck-Druckumsetzer

21 Elektronisches Luftfederventil

22 Druckgesteuertes 3/2 Wegeventil, einstellbar 23 Druckgesteuertes 4/2 Wegeventil, einstellbar

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Claims

Patentansprüche

1. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug, ausgebildet zur Anordnung zwischen einem Wagenkasten (2) und einem Drehgestellrahmen (3), umfassend mindestens eine Luftfeder (4) und eine zu der Luftfeder (4) in Serie angeordnete Notfeder (5), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompressionseinrichtung (6) vorgesehen ist, welche mit einem, dem Druck (7) in der Luftfeder (4) proportionalen Druck (8) eines Fluids beaufschlagt ist und welche in Abhängigkeit von diesem Druck (8) eines Fluids die Notfeder (5) komprimiert.

2. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kompressionseinrichtung (6) beaufschlagende Druck (8) mittels eines Druckumsetzers (16) aus dem Druck (7) in der Luftfeder (4) abgeleitet ist.

3. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinrichtung (6) als pneumatischer Zylinder ausgebildet ist.

4. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinrichtung (6) als hydraulischer Zylinder ausgebildet ist.

5. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckumsetzer (16) eingerichtet ist, den Druck (7) in der Luftfeder (4) in einen Druck (8) einer Flüssigkeit zu wandeln.

6. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Druckumsetzer (16) zugeführte Druck aus dem Druck (7) in der Luftfeder (4) mittels eines Druckminderventils (18) gebildet ist.

7. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umsetzung des Drucks (7) in der Luftfeder (4) ein Differentialdruck-Druckumsetzer (20) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem Druck (7) in der Luftfeder (4), welcher mittels eines Druckminderventils (18) limitiert ist, und einem Druck, welcher aus dem über ein Druckschaltventil (19) geleiteten Druck (7) in der Luftfeder (4) gebildet ist, den Fluiddruck (8) bestimmt.

8. Federungseinrichtung (1) für ein Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur Umsetzung des Drucks (7) in der Luftfeder (4) ein Differentialdruck-Druckumsetzer (20) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz (4) den Fluiddruck (8) bestimmt, wobei der Druck (7) einem 3/2-Wegeventil (22) zugeführt ist, welches so geschaltet ist, dass der Fluiddruck (8) bis zu einem bestimmten Schaltdruck proportional zu dem Druck (7) in der Luftfeder (4) erhöht wird und ab diesem Schaltdruck der der Fluiddruck (8) proportional zu dem Druck (7) in der Luftfeder (4) reduziert wird.

9. Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten (2) und mindestens einem Fahrwerk, umfassend einen Drehgestellrahmen (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wagenkasten (2) und dem Drehgestellrahmen (3) mindestens eine Federungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angeordnet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen