EP0855327A2 - Federungsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

Federungsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug Download PDF

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EP0855327A2
EP0855327A2 EP98101055A EP98101055A EP0855327A2 EP 0855327 A2 EP0855327 A2 EP 0855327A2 EP 98101055 A EP98101055 A EP 98101055A EP 98101055 A EP98101055 A EP 98101055A EP 0855327 A2 EP0855327 A2 EP 0855327A2
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    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
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    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/305—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes incorporating rubber springs

Definitions

  • sensors for determining pressure 28, Spring height 30 and vibrations 32 are provided.
  • An external one Electronics (not shown) takes over the regulation of the Spring height.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

Zwischen dem Rahmen eines Schienenfahrzeugs oder eines Drehgestells und dem Achslager ist eine Gummirollfeder (2) angeordnet. Diese Gummirollfeder (2) weist einen Gummi(roll)ring (4) auf, der auf einem Dorn (6) angebracht ist und sich gegen ein Gehäuse (8) abstützt. Erfindungsgemäß wird das Gehäuse (8) der Gummirollfeder (2) mittels einer Abdeckplatte (20) druckdicht abgeschlossen, wodurch ein als Luftfeder benutzbarer Druckraum (22) gebildet wird. Der Druckraum (22) der Luftfeder kann mit einer Sensorik (28, 30 und 32) zur Weg-, Druck- und/oder Schwingungsmessung und mit einem Mittel zur Niveauregulierung (26) ausgestattet werden. Die aus den Messungen zur Verfügung stehenden Signale können von einer Steuer- oder Regelelektronik verarbeitet werden. Für Triebwagen oder Anhänger von Schienenfahrzeugen mit zwei oder mehr Achsen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Federungsvorrichtung für Triebwagen oder Anhänger von Schienenfahrzeugen mit zwei oder mehr Achsen, wobei zwischen dem Rahmen des Schienenfahrzeugs oder eines Drehgestells und dem Achslager mindestens eine Gummirollfeder angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der deutschen Offenlegungsschrift 26 44 964 wird eine derartige Federungsvorrichtung mit Gummirollfeder beschrieben. Diese Gummirollfeder besteht im wesentlichen aus einem Dorn und einem Gehäuse mit einem dazwischen angeordneten Gummiring.
Die relative vertikale Bewegung zwischen dem Rahmen des Schienenfahrzeugs bzw. des Drehgestells und dem Achslagergehäuse bewirkt eine Schubspannung im Gummiring der Gummirollfeder sowie ein Entlangrollen des Gummirings an den angrenzenden Flächen des Dorns und des Gehäuses.
Die Federcharakteristik einer Gummirollfeder ergibt sich aus dem Zusammenspiel des Federdorns, des Gummirollringes und seiner Eigenschaften wie Härte usw. und der Ausbildung des Gehäuses.
Solche Gummirollfedern, die sowohl als Sekundär- als auch als Primärfedern einsetzbar sind, sind zwar preiswert und wenig reparaturanfälig, da sie einfach und robust aufgebaut sind. Sie sind aber wenig komfortabel. Eine Niveauregulierung ist nicht möglich. Die jeweils eingestellte Federkennlinie kann nachträglich nicht mehr verändert werden. Es ist lediglich möglich, einen Höhenausgleich durch Beilegen von Scheiben zu erzielen, falls das natürliche Setzverhalten über ein bestimmtes Maß hinausgeht.
Bei Beibehaltung der den Gummirollfedern innewohnenden Vorteile besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die eingangs beschriebene Gummirollfeder derartig weiterzubilden, daß sie komfortabler in den Fahreigenschaften und regelbar im Federungsverhalten wird.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht - kurz gesagt - darin, daß man das bisher (insbesondere nach oben) offene Gehäuse der Gummirollfeder nach außen luftdicht abschließt, wodurch ein als Luftfeder (Gasfeder) verwendbarer Druckraum entsteht.
Durch die relativ geringfügigen Veränderungen an der Gummirollfeder entsteht die Kombination einer Gummirollfeder mit einer Luft- bzw. Gasfeder, die einer Rollbalg-Luftfeder vergleichbar ist. (Rollbalg-Luftfedern sind in der Kraftfahrzeugtechnik/Schienenfahrzeugtechnik bekannt.)
Mit Hilfe solch einer Kombination einer Gummirollfeder mit einer Luftfeder erhöht sich sowohl die Ausfallsicherheit als auch der allgemeine Fahrkomfort.
Durch eine an die jeweilige Luftfederkomponente angeschlossene Druckpumpe in Verbindung mit einem elektronisch gesteuerten Niveauregelventil können die Luftfedern einzeln oder gruppenweise angesteuert und somit die Fahrzeughöhe wunschgemäß eingestellt werden.
Befindet sich das Fahrzeug im vollbeladenen Zustand, also stark eingefedert, dann kann der im Druckraum über dem Federdorn befindliche Luftdruck angehoben werden, so daß die Feder eine zusätzliche Unterstützung durch den Luftdruck erhält und der abgefederte Wagen nach oben angehoben wird, was insbesondere wegen der Anpassung Bahnsteighöhe zu Wagenkante von außerordentlicher Wichtigkeit ist.
Zwecks Steuerung der Luftfeder(n) sind in den einzelnen Federeinheiten Sensoren vorgesehen, mit deren Hilfe Weg-, Druck- und/oder Schwingungsmessungen durchgeführt werden können.
Vorzugsweise werden die mit Hilfe der Sensoren gewonnenen Daten in einer Steuer- oder Regelelektronik verarbeitet.
Die Verarbeitung der Luftfederdaten kann durch Vergleich mit einem zentral abgelegten Kennfeld erfolgen.
Es ist aber auch möglich, daß die zur Verfügung stehenden Signale vom Fahrerpult aus manuell beeinflußt werden.
Das Funktionsprinzip der Rechnereinheit basiert auf einem Prozessor, der die eingehenden Zustände von den Sensoren verarbeitet und mit einem abgelegten Federkennlinienfeld vergleicht und den Idealzustand durch Ausgangssignale zur Pumpe bzw. Druckbehälterpaket einpendelt.
Darüber hinaus ist eine Veränderung bzw. Anpassung der Federkennlinie möglich, wenn in dem Druckraum über dem Federdorn mittels der Sensorik in Verbindung mit der Regelelektronik und einer Druckpumpe ein entsprechender Luftdruck aufgebaut wird.
Bei unebener Fahrstrecke und starken Schwingungen kann eine Schwingungstilgung durch Anheben bzw. Absenken des Luftdrucks erzielt werden. Dabei werden die Schwingungen durch gegenphasige Druckimpulse unterdrückt. Die Geschwindigkeit der Druckanpassung in Abhängigkeit von der Elektronik (Rechengeschwindigkeit) wird durch entsprechende Volumina (Unter-/überdruckbehälter) erreicht.
Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, jeden Lastzustand abgreifen zu können und durch den automatischen Ausgleich über den Druckaufbau bzw. durch Anzeige am Leitstand über einen Weggeber vor überlastung zu schützen. Bei bestimmten Lastverteilungen im Fahrzeug und bei Kurvenfahrt besteht die Möglichkeit der individuellen Ansteuerung der Federeinheiten auf den entsprechenden Seiten, um einem Einknicken des Fahrzeugs entgegenzuwirken.
Als weiterer Vorteil zeichnet sich bei dieser Entwicklung eine kontinuierliche überwachung des einzelnen Federsystems ab, was eine besonders anzuberaumende Untersuchung dieser Federsysteme überflüssig macht (Dichtheitsprüfung, Höhenmaß, Einrollverhalten usw.).
Die erfindungsgemäße Gummirollfeder kann sowohl als Primärals auch als Sekundärfeder mit individueller Kennlinienanpassung eingesetzt werden. Wegen ihres einfachen Aufbaus ist diese Feder wesentlich kostengünstiger als sonstige gasfederüberlagerte Federn.
Aufbau und Wirkungsweise des Erfindungsgegenstands soll anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung
  • Fig. 2 zeigt zum Vergleich die schematische Darstellung einer herkömmlichen Gummirollfeder.
  • Fig. 3a und 3b zeigen verschiedene bekannte Federelemente mit Gummirollfedern (teils im Schnitt).
    • Die in Fig. 2 dargestellte herkömmliche Gummirollfeder 2 besteht im wesentlichen aus einem Gummiring 4, der auf einen Dorn 6 aufgebracht ist und sich in einem Gehäuse 8 befindet. Das Gehäuse 8 ist nach oben offen.
    Die abgebildete Gummirollfeder befindet sich in einer mittleren Position. Im unverformten Zustand ist der Querschnitt des Gummirings 4 kreisförmig bis elliptisch. Die angreifende Kraft bewirkt ein Verflachen des Querschnitts. Die Verformung des Gummirollrings 4 erfolgt durch einen Abrollvorgang. Dabei gleitet der Gummiring 4 weder an der Innenwand 10 des Gehäuses 8 noch an dem Außenmantel 12 des Dorns 6.
    Bei den in den Abbildungen 3a und 3b dargestellten herkömmlichen Federanordnungen ist die bekannte Gummirollfeder 2 jeweils mit einer Schraubenfeder 14 kombiniert.
    Der die Federcharakteristik der Gummirollfeder bestimmende Dorn 6 ist in Fig. 3a zylindrisch 6a (lineare Kennlinie), in Fig. 3b dagegen vorwiegend konisch 6b ausgebildet (progressive Kennlinie).
    Wie die Fig. 3a und 3b darüberhinaus zeigen, sind die Gehäuse 8 der Gummirollfedern 2 jeweils oben offen, d. h. im Innern des Gehäuses 2 herrscht atmosphärischer Druck.
    Aufbauend auf diesem Sachverhalt zeigt die in Fig. 1 dargestellte erfinderische Federungsvorrichtung 16 ein (oben) durch eine Abdeckplatte 20 druckdicht geschlossenes Gehäuse 18. Auf diese Weise entsteht zwischen Dorn 6 und Gummirollring 4, einerseits, und Außengehäuse 8 und Abdeckplatte 20, andererseits, ein Druckraum 22. Dieser Druckraum 22 wird erfindungsgemäß als Luftfeder benutzt. Die Federkraft dieser Luftfeder (Gasfeder) ist der Federkraft der Gummirollfeder 2 parallelgeschaltet.
    In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 20 mit weiteren Bauelementen ausgestattet: einem Anschluß 24 für eine Druckpumpe und/oder Unterdruck/überdruckbehälter nebst Niveauregelventil 26.
    Darüberhinaus sind Sensoren zur Bestimmung von Druck 28, Federhöhe 30 und Schwingungen 32 vorgesehen. Eine externe (nicht dargestellte) Elektronik übernimmt die Regelung der Federhöhe.
    Federungsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug Bezugszeichenliste
    2
    (herkömmliche) Gummirollfeder
    4
    Gummi(roll)ring
    6
    Dorn
    8
    (Außen-)Gehäuse
    10
    Innenwand des Federgehäuses
    12
    Außenmantel des Dorns
    14
    Schraubenfeder
    16
    (erfinderische) Federungsvorrichtung
    18
    druckdicht geschlossenes Gehäuse
    20
    Abdeckplatte
    22
    Druckraum
    24
    Anschluß für Druckpumpe und/oder Unterdruck-/überdruckbehälter
    26
    Mittel zur Niveauregulierung, Niveauregelventil
    28
    Drucksensor
    30
    Sensor Federhöhe
    32
    Schwingungsaufnehmer

    Claims (6)

    1. Federungsvorrichtung für zwei- oder mehrachsige Triebwagen oder Anhänger von Schienenfahrzeugen,
      mit mindestens einer Gummirollfeder (2) zwischen dem Rahmen des Schienenfahrzeugs oder eines Drehgestells und dem Achslager,
      wobei die Gummirollfeder (2) einen Gummiring (4) aufweist, der auf einem Dorn (6) aufgebracht ist und sich gegen ein Gehäuse (8) abstützt,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Gehäuse (8) mittels einer Abdeckplatte (20) druckdicht abgeschlossen ist,
      wodurch ein als Luftfeder benutzbarer Druckraum (22) gebildet wird.
    2. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der Druckraum (22) der Luftfeder(n) mit einem Mittel zur Niveauregulierung (26) ausgestattet ist,
      mit dem die Luftfeder(n) über eine elektronische Steuereinheit einzeln oder gruppenweise steuerbar ist (sind).
    3. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß in den einzelnen Federeinheiten mit Hilfe einer Sensorik (28, 30 und 32) Weg-, Druck- und/oder Schwingungsmessungen durchführbar sind.
    4. Federungsvorrichtung nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die aus den Messungen zur Verfügung stehenden Signale von einer Steuer- oder Regelelektronik in Abhängigkeit von einem abgelegten Kennfeld verarbeitbar sind.
    5. Federungsvorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Verarbeitung der zur Verfügung stehenden Signale vom Führerpult aus manuell beeinflußbar ist.
    6. Federungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      gekennzeichnet durch
      eine seitenweise-individuelle Ansteuerbarkeit der (Luft-)Federeinheiten,
      wobei der jeweils gewünschte Zustand über Druckauf- oder - abbau einstellbar ist.
    EP98101055A 1997-01-28 1998-01-22 Federungsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug Withdrawn EP0855327A3 (de)

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    DE1997102947 DE19702947C2 (de) 1997-01-28 1997-01-28 Achsfederungsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug
    DE19702947 1997-01-28

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    EP0855327A2 true EP0855327A2 (de) 1998-07-29
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