WO2013079480A1 - Schraubenfedereinrichtung fuer ein fahrzeug - Google Patents

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WO2013079480A1
WO2013079480A1 PCT/EP2012/073718 EP2012073718W WO2013079480A1 WO 2013079480 A1 WO2013079480 A1 WO 2013079480A1 EP 2012073718 W EP2012073718 W EP 2012073718W WO 2013079480 A1 WO2013079480 A1 WO 2013079480A1
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WO
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contact protection
coil spring
protection element
spring body
spring device
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PCT/EP2012/073718
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Wolf
Karsten KIESSLING
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/12—Attachments or mountings
    • F16F1/126—Attachments or mountings comprising an element between the end coil of the spring and the support proper, e.g. an elastomeric annulus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/14—Side bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/047—Wound springs characterised by varying pitch

Definitions

  • the present invention relates to a coil spring device, in particular for supporting a car body of a rail vehicle on a wheel unit of
  • Rail vehicle comprising a spring body having a plurality of helical turns having a central portion, a first end portion and a second end portion, wherein the spring body at least in the region of the first
  • End portion has an approximated to a previous turn first end portion.
  • a first contact protection device having at least a first contact protection element for preventing contact between the first
  • the present invention further relates to
  • the car body is usually one or more spring stages on one or more wheel units
  • this plane contact surface can generally only be applied by a so-called application of the closure section to the previous one Winding (ie the portion of the spring body which is arranged immediately adjacent in the longitudinal direction of the spring body).
  • Winding ie the portion of the spring body which is arranged immediately adjacent in the longitudinal direction of the spring body.
  • a portion of the spring body is usually ground to achieve a flat bearing surface, so that the end portion engages wedge-shaped at its end under or over the previous turn.
  • the present invention is therefore based on the object, a
  • characterizing part of claim 1 specified features.
  • the present invention is based on the technical teaching that in a simple manner with a compact, space-saving design a reduction of the risk of a corrosion-induced failure is achieved and a simple integration into existing ones
  • End portion extends, while the center portion without such
  • Coil spring device only moderately increased, so even in the field of
  • the present invention therefore relates to a
  • a coil spring device in particular for supporting a car body of a rail vehicle on a wheel unit of the rail vehicle, having a spring body with a plurality of helical turns having a central portion, a first end portion and a second end portion, wherein the spring body at least in the region of the first end portion to a Previous turn approximated first end portion has.
  • a first contact protection device In a space between the previous turn and the first termination portion is a first contact protection device having at least a first contact protection element for preventing contact between the first
  • the first contact protection device extends only in the region of the first end section, so that the center section is free of the first
  • the first contact protection element can be constructed of any suitable material which achieves sufficiently long service lives under the expected loads. This may basically be a comparatively rigid material whose rigidity is in the range of the stiffness of the material of the spring body or above. One Such material is then under the expected loads, if any appreciable, only relatively little deformed. In this case, however, the mechanical properties of the spring device in the region of the contact protection element may be comparatively strongly modified, so that this must be taken into account accordingly.
  • the first contact protection element comprises an elastomeric material, wherein the elastomeric material in particular comprises polyurethane.
  • the elastomeric material in particular comprises polyurethane.
  • the contact protection element may optionally be constructed of a plurality of components, which optionally consist of different materials or combinations of materials.
  • the contact protection element may comprise a reinforcement (eg made of wires, fibers, fabrics, etc.), which may be in one
  • the spatial extent of the contact protection element can basically be chosen arbitrarily large. In particular, it may be sufficient that only the potential contact surfaces between the end portion and the previous turn are covered by the contact protection element.
  • the first contact protection element extends at least between the first end portion and the previous turn.
  • the contact protection element at least a part of the spring body engages in such a way that a positive connection between the contact protection element and the spring body is present.
  • at least a part of the first end section is preferably embedded in the first contact protection element.
  • at least a part of the previous turn may be embedded in the first contact protection element.
  • Contact protection element completely encloses the winding at least in a section, that surrounds the winding cross-section so that annular.
  • the first contact protection element encloses at least one turn portion of the spring body substantially completely.
  • the end portions of the spring body may be basically arbitrarily designed to provide a corresponding interface to the adjacent components of the vehicle.
  • the spring body in the first end portion forms a substantially planar, in particular ground, first bearing surface, wherein the spring body is then at least in the area outside the first bearing surface substantially completely embedded in the first contact protection element. This results in a particularly favorable interface to the adjacent components of the vehicle and an advantageous fixation of the contact protection element.
  • the outer contour of the contact protection element can likewise be chosen arbitrarily, in particular in accordance with the boundary conditions predetermined by the adjoining components.
  • a particularly easy to manufacture configuration results when the first contact protection element has a substantially hollow cylindrical shell of the
  • the spring body can in turn also have any design or any structure, which depend in particular on the function of the coil spring device within the vehicle.
  • it may itself already be constructed from a corresponding corrosion-resistant material.
  • the spring body has a corrosion protection coating to allow the use of inexpensive materials for the spring body.
  • Axial direction of the spring body can depend on the total length of the spring body (So the dimension in its longitudinal direction) are chosen arbitrarily large, as long as a sufficiently large, free center area is formed.
  • the first contact protection device extends in a longitudinal direction of the spring body over at least 20% of an axial length of a turn, preferably over at least 70% of the axial length of a turn, more preferably over 100% to 150% of the axial length of a turn.
  • the central region extends in a longitudinal direction of the spring body
  • Spring body over at least 50% of an axial length of a winding, preferably over at least 150% of the axial length of a winding, more preferably over at least 300% to 400% of the axial length of a winding. This can also be particularly reliable working designs achieve, in which, in particular advantageous little effect on the mechanical properties of the spring device.
  • the length of the winding in the context of the present invention the dimension of a complete turn of the spring body (ie at a circumferential angle of 360 °) along the longitudinal direction of the spring body referred.
  • both end sections are preferably provided with such a contact protection device.
  • a second contact protection device with at least one second contact protection element is provided in the second end section.
  • This second contact protection device with the second contact protection element can in principle be designed arbitrarily, wherein the features described above in connection with the first contact protection device or the first contact protection element can be implemented individually or in any combination, so that reference is made to the above statements.
  • the first and second contact protection device can be constructed or designed differently. This can be useful, in particular, if the Interface to the adjacent components of the vehicle is designed differently.
  • particularly easy to manufacture variants of the invention are characterized in that the second contact protection device is formed and / or arranged substantially identical to the first contact protection device.
  • the present invention further relates to a rail vehicle with a
  • the coil spring device can form a component of a primary spring device of a chassis of the rail vehicle.
  • the coil spring device can also be a component of a
  • the present invention can basically be used for any rail vehicles that are operated at any rated operating speeds. It can be used particularly advantageously in connection with high-speed traffic, since in this area of application particularly high dynamic loads are associated with high speeds
  • the rail vehicle according to the invention is therefore preferably a rail vehicle for high-speed traffic with a
  • Figure 1 is a schematic side view of a portion of a preferred embodiment of the vehicle according to the invention with a preferred embodiment of the coil spring device according to the invention;
  • Figure 2 is a schematic partial sectional view of the coil spring device
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a part of the coil spring device along line III-III of Figure 2;
  • Figure 4 is a schematic partial sectional view of another preferred
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a part of the coil spring device along line IV-IV from FIG. 4.
  • High-speed traffic which is operated at a rated operating speed above 300 km / h to 350 km / h.
  • the vehicle 101 comprises a car body 102 which is supported in the region of its two ends on a chassis in the form of a bogie 103.
  • a chassis in the form of a bogie 103.
  • the present invention may be used in conjunction with other configurations in which the body is supported on a chassis only.
  • a vehicle coordinate system x, y, z (given by the wheel tread plane of the bogie 103) is indicated, in which the x-coordinate is the longitudinal direction of the rail vehicle 101, the y-coordinate is the transverse direction of the rail vehicle 101 and the z-coordinate the
  • Height direction of the rail vehicle 101 denote.
  • the bogie 103 comprises two wheel units in the form of wheelsets 104, on each of which a bogie frame 106 is supported via a primary suspension 105.
  • FIG. 1 shows a preferred variant of the invention
  • Coil spring device 108 which in the present example is a part of the
  • the coil spring device 108 conventionally comprises a spring body 108.1 made of a suitable spring steel, which is provided with a corrosion protection coating.
  • the spring body 108.1 is provided in the manner of a coil spring with a plurality of helical turns.
  • the spring body 108.1 has a first end section 108.2, a middle section 108.3 and a second end section 108.4.
  • the spring body 108.1 In the region of the first end section 108.2, the spring body 108.1 has a first end section 108.6 which approximates a previous turn 108.5. The same applies to the second end section 108.4. In order to achieve a substantially flat bearing surface or interface 108.7 to the adjacent vehicle components, the spring body 108.1 is ground at its respective end in the present example. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different design of the respective end of the spring body may be provided.
  • Termination section 108.6 is a first contact protection device 109 with a first contact protection element 109.1 for preventing contact between the first
  • FIG. 2 shows the contact protection element 109.1 in a cut state, wherein the section runs along a cylindrical sectional area which contains the helically extending center line of the turns of the spring body 108.1.
  • a comparable contact protection device may be provided at the second end portion 108.4, as indicated in Figure 2 by the dashed contour 1 10.
  • the first contact protection device 109 extends only in the region of the first end section 108.2, so that the center section 108.3 is free of the first contact protection device 109. Is a second contact protection 1 10th provided, it also extends only over the region of the second end portion 108.4, so that the center portion 108.3 is free of such contact protection devices 109, 1 10.
  • the first contact protection element can be constructed of any suitable material which achieves sufficiently long service lives under the expected loads. This may basically be a comparatively rigid material whose rigidity is in the range of the stiffness of the material of the spring body or above. Such a material is then under the expected loads, if any appreciable, only relatively little deformed. In this case, however, the mechanical properties of the spring device in the region of the contact protection element may be comparatively strongly modified, so that this must be taken into account accordingly.
  • the first contact protection element 09.1 is a block of an elastomeric material in the form of polyurethane following the turn of the spring body 108.1.
  • the stiffness of this elastomeric material is well below 50% of the stiffness of the steel of the spring body 108.1.
  • the material for the contact protection element 109.1 is thus a comparatively soft material, which has relative movements between it
  • Contact protection element 109.1 can be equipped without further modifications to the spring device 108 or the surrounding components of the vehicle 101 must be made.
  • the contact protection element 109.1 may optionally be constructed of several components, which may consist of different materials or combinations of materials. Furthermore, the contact protection element 109.1 may comprise a reinforcement (eg made of wires, fibers, fabrics, etc.) which are embedded in its elastic matrix.
  • a reinforcement eg made of wires, fibers, fabrics, etc.
  • the contact protection element 109.1 essentially covers only the potential contact surfaces between the termination section 108.6 and the previous one Winding 108.5, so that a particularly small influence on the mechanical properties of the spring device 108, in particular its stiffness characteristic.
  • End portion 108.6 and the previous winding 108.5 which can come into contact with each other in the maximum during normal operation of the vehicle 101 loads. It can be taken into account here that only those areas are to be protected in which contact with a contact force is to be expected during operation, the amount of which leads to long-term damage.
  • Contact protection element 109.1 even extend over a smaller circumferential angle than the area that would be at risk in a design without contact protection element.
  • the contact protection element 109.1 therefore extends over a circumferential angle of about 60 °. This is sufficient to prevent contact between the end section 108.6 and the previous turn 108.5 during normal operation of the vehicle 101. It is understood, however, that in other variants according to the expected loads (and thus the dimensions of the damage-prone area) a different circumferential angle can be selected. Typically, the circumferential angle is in a range of 45 ° to 360 °, preferably 60 ° to 120 °, more preferably 80 ° to 100 °.
  • Closing portion 108.6 or a part of the previous turn 108.5 surrounds, so that they are embedded in other words in this area in each case in the first contact protection element 109.1, as can be seen in particular in Figure 3.
  • the contact protection element 109.1 has an axial length LK in a direction along the longitudinal axis 108.8 of the spring body 108.1 (z-direction), which corresponds to approximately 40% of the axial length LW of a complete turn of the spring body 108.1.
  • the axial length LM of the free central area 108.3 (that is, not provided with a contact protection) is approximately 310% of the axial length LW of a complete turn of the spring body 108.1.
  • the coil spring device 208 basically corresponds in design and function to the coil spring device 108, so that only the differences should be discussed here. Similar components are therefore provided with increased by the value 100 reference numerals. Unless otherwise stated below, reference is made to the above statements with regard to the features and functions of these components.
  • FIG. 4 shows the contact protection element 209.1 in a cut state, the section running in a plane parallel to the plane of the drawing (xz plane)
  • Sectioning plane which contains the longitudinal axis 108.8 of the spring body 108.1. More specifically, the difference is that the first contact protection element 209.1 of the first contact protection device 209 is designed as a substantially hollow cylindrical shell element, in which the first end portion 108.2 of the spring body 108.1 is embedded.
  • the surface-ground support surface 108.6 is free. It is understood, however, that in other variants of the invention, the contact protection device can also enclose the support surface, so that the support surface is also correspondingly protected. It is understood that this protection is also in other variants of the invention,
  • the contact protection element 209.1 has an axial length LK in one direction along the longitudinal axis 108.8 of the spring body 108.1 (z-direction), which corresponds to approximately 75% of the axial length LW of a complete turn of the spring body 108.1.
  • the axial length LM of the free (ie not provided with a contact protection) center portion 108.3 is about 240% of the axial length LW of a complete turn of the spring body 108.1.
  • preceding turn 108.5 completely surrounds at least in one section, that surrounds the winding cross-section thus annularly.
  • the outer contour of the contact protection element 209.1 is limited in the present example by a cylindrical outer wall and a cylindrical inner wall. It is understood, however, that in other variants of the invention, a different course may be selected.
  • any sectional contour may be provided, as indicated in Figure 5 by the dashed contours 209.4 and 209.5.
  • These recesses 209.4 and 209.5 can only be provided locally. Likewise, they can helically over at least a portion of the contact protection element 209.1, in particular substantially the entire Protect contact protection element 209.1.
  • bulges or the like can be provided.
  • openings may also be provided, at least in sections, from the inside to the outside, as indicated by the dashed contour 209.6 in FIG.
  • Coil spring device 208 set in an advantageous manner, in particular minimized.
  • Rail vehicles can be used at lower

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schraubenfedereinrichtung, insbesondere zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs auf einer Radeinheit des Schienenfahrzeugs, mit einem Federkörper (108.1 ) mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Windungen, der einem Mittenabschnitt (108.3), einen ersten Endabschnitt (108.2) und einen zweiten Endabschnitt (108.4) aufweist. Der Federkörper (108.1) weist wenigstens im Bereich des ersten Endabschnitts (108.2) einen an eine vorherige Windung (108.5) angenäherten ersten Abschlussabschnitt (108.6) auf, wobei in einen Zwischenraum zwischen der vorherigen Windung (108.5) und dem ersten Abschlussabschnitt (108.6) eine erste Kontaktschutzeinrichtung (109) mit wenigstens einem ersten Kontaktschutzelement (109.1; 209.1) zum Verhindern eines Kontakts zwischen dem ersten Abschlussabschnitt (108.6) und der vorherigen Windung (108.5) in einem belasteten Zustand des Federkörpers (108.1) angeordnet ist. Die erste Kontaktschutzeinrichtung (109) erstreckt sich nur im Bereich des ersten Endabschnitts (108.2), sodass der Mittenabschnitt (108.3) frei von der ersten Kontaktschutzeinrichtung (109) ist.

Description

Schraubenfedereinrichtung für ein Fahrzeug
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenfedereinrichtung, insbesondere zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs auf einer Radeinheit des
Schienenfahrzeugs, mit einem Federkörper mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Windungen, der einem Mittenabschnitt, einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist, wobei der Federkörper wenigstens im Bereich des ersten
Endabschnitts einen an eine vorherige Windung angenäherten ersten Abschlussabschnitt aufweist. In einen Zwischenraum zwischen der vorherigen Windung und dem ersten Abschlussabschnitt ist eine erste Kontaktschutzeinrichtung mit wenigstens einem ersten Kontaktschutzelement zum Verhindern eines Kontakts zwischen dem ersten
Abschlussabschnitt und der vorherigen Windung in einem belasteten Zustand des
Federkörpers angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein
Schienenfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schraubenfedereinrichtung.
Bei Schienenfahrzeugen - aber auch bei anderen Fahrzeugen - ist der Wagenkasten in der Regel über eine oder mehrere Federstufen auf einer oder mehreren Radeinheiten
(beispielsweise Radpaaren, Radsätzen oder Einzelrädern etc.) abgestützt. Dabei wird in der Regel zwischen der so genannten Primärfederung, die zwischen der Radeinheit und einem Fahrwerksrahmen wirkt, und der so genannten Sekundärfederung unterschieden, die zwischen dem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten wirkt. Im Bereich dieser
Federstufen finden häufig Schraubenfedern ihren Einsatz, die aufgrund der hohen aufzunehmenden statischen und dynamischen Lasten vergleichsweise große
Materialquerschnitte aufweisen.
In der Regel sind an den Enden dieser Schraubenfedem weiterhin im Wesentlichen plane Auflageflächen erforderlich, die typischerweise im Wesentlichen senkrecht zu der
Längsachse der Schraubenfeder verlaufen, um eine einfache und zuverlässige Abstützung der an den beiden Enden anschließenden Fahrzeugkomponenten zu erzielen.
Diese plane Auflagefläche kann aufgrund des großen Materialquerschnitts des Federkörpers in der Regel nur durch ein so genanntes Anlegen des Abschlussabschnitts an die vorherige Windung (also den Abschnitt des Federkörpers, der in der Längsrichtung des Federkörpers unmittelbar benachbart angeordnet ist). Hierbei wird zum einen graduell die Steigung der Windung reduziert. Zum anderen wird zur Erzielung einer planen Auflagefläche in der Regel ein Teil des Federkörpers abgeschliffen, sodass der Abschlussabschnitt an seinem Ende keilförmig unter bzw. über die vorherige Windung greift.
Im Betrieb des Fahrzeugs kommt es dabei je nach Höhe der axialen Belastung in der Regel zu einem mehr oder weniger ausgeprägten und gegebenenfalls reibungsbehafteten Kontakt zwischen dem Abschlussabschnitt und der vorherigen Windung. Dies führt über die zahlreichen Lastzyklen zu einer Beschädigung des Korrosionsschutzes des Federkörpers und langfristig zu einer ausgeprägten Korrosion des Federkörpers, welche häufig schon zu einem unerwünscht frühzeitigen Versagen der Federein richtung, meist durch Bruch im korrodierten Bereich, führt.
Ein solches Versagen der Federeinrichtung ist nicht nur im Hinblick auf den reduzierten Fahrkomfort und insbesondere die erhöhte Entgleisungsgefahr unerwünscht. Es zieht natürlich auch zusätzlichen Wartungsbedarf und lange Ausfallzeiten des Fahrzeugs nach sich.
Es wurden bereits gattungsgemäße Federeinrichtungen vorgeschlagen, bei denen der gesamte Federkörper in einem Hohlzylinder aus einem gummielastischen Material eingebettet bzw. einvulkanisiert ist. Diese Gestaltung hat jedoch den Nachteil, dass sie die mechanischen Eigenschaften der Feder, insbesondere deren Steifigkeit stark verändert, mehr Bauraum erfordert und zudem eine deutliche Erhöhung der Masse der
Federeinrichtung mit sich bringt. Diese Effekte sind jeweils unerwünscht und ziehen erhebliche Konsequenzen hinsichtlich der Gestaltung bzw. Auslegung der Federeinrichtung sowie gegebenenfalls des gesamten Fahrwerks nach sich.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine
Schraubenfedereinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung eine Reduktion des Risikos eines korrosionsbedingten Versagens bei einfacher Integration in bestehende Fahrzeuge ermöglicht. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer
Schraubenfedereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung eine Reduktion des Risikos eines korrosionsbedingten Versagens erzielt und eine einfache Integration in bestehende
Fahrzeuge ermöglicht, wenn sich die Kontaktschutzeinrichtung nur im Bereich des
Endabschnitts erstreckt, während der Mittenabschnitt ohne eine solche
Kontaktschutzeinrichtung ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass sich hierdurch keine wesentlichen Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der
Schraubenfedereinrichtung ergeben, Masse und Bauraumbedarf der
Schraubenfedereinrichtung nur moderat erhöht werden, sodass auch im Bereich der
Anschlüsse der Schraubenfedereinrichtung keine nennenswerten Modifikationen
vorgenommen werden müssen. Dies ermöglicht nicht zuletzt die zumindest nahezu unmittelbare Integration in bestehende Gestaltungen. Mithin können also alte,
versagensanfällige Schraubenfedereinrichtungen zumindest ohne größeren Aufwand durch die erfindungsgemäßen Schraubenfedereinrichtungen ausgetauscht werden.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine
Schraubenfedereinrichtung, insbesondere zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs auf einer Radeinheit des Schienenfahrzeugs, mit einem Federkörper mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Windungen, der einem Mittenabschnitt, einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist, wobei der Federkörper wenigstens im Bereich des ersten Endabschnitts einen an eine vorherige Windung angenäherten ersten Abschlussabschnitt aufweist. In einen Zwischenraum zwischen der vorherigen Windung und dem ersten Abschlussabschnitt ist eine erste Kontaktschutzeinrichtung mit wenigstens einem ersten Kontaktschutzelement zum Verhindern eines Kontakts zwischen dem ersten
Abschlussabschnitt und der vorherigen Windung in einem belasteten Zustand des
Federkörpers angeordnet. Die erste Kontaktschutzeinrichtung erstreckt sich nur im Bereich des ersten Endabschnitts, sodass der Mittenabschnitt frei von der ersten
Kontaktschutzeinrichtung ist.
Das erste Kontaktschutzelement kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, welches unter den zu erwartenden Belastungen ausreichend hohe Standzeiten erreicht. Hierbei kann es sich grundsätzlich um ein vergleichsweise starres Material handeln, dessen Steifigkeit im Bereich der Steifigkeit des Materials des Federkörpers oder darüber liegt. Ein solches Material wird dann unter den zu erwartenden Belastungen, sofern überhaupt nennenswert, nur vergleichsweise wenig deformiert. In diesem Fall werden allerdings die mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung im Bereich des Kontaktschutzelements gegebenenfalls vergleichsweise stark modifiziert, sodass dies entsprechend berücksichtigt werden muss.
Bei anderen Varianten der Erfindung handelt es sich bei dem Material für das
Kontaktschutzelement um ein im vergleichsweise weiches Material, dessen Steifigkeit deutlich unterhalb der Steifigkeit des Materials des Federkörpers (beispielsweise weniger als 50% der Steifigkeit des Materials des Federkörpers beträgt). Ein solches Material kann den Relativbewegungen zwischen dem Abschlussabschnitt und der vorherigen Windung durch Deformation folgen, ohne dieser Bewegung einen nennenswerten Widerstand
entgegenzusetzen und damit die mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung spürbar zu beeinflussen. Dies hat den Vorteil, dass eine bestehende Federeinrichtung einfach mit einem solchen Kontaktschutzelement ausgerüstet werden kann, ohne dass weitere
Modifikationen an der Federeinrichtung oder den umliegenden Bauteilen vorgenommen werden müssen.
Bevorzugt umfasst das erste Kontaktschutzelement ein Elastomermaterial, wobei das Elastomermaterial insbesondere Polyurethan umfasst. Hiermit lassen sich besonders hohe Standzeiten bei günstigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere einer vergleichsweise geringen Beeinflussung der Steifigkeit der Federeinrichtung, erzielen.
Hierbei versteht es sich, dass das Kontaktschutzelement gegebenenfalls aus mehreren Komponenten aufgebaut sein kann, die gegebenenfalls aus unterschiedlichen Materialien oder Materialkombinationen bestehen. Insbesondere kann das Kontaktschutzelement eine Bewehrung (z. B. aus Drähten, Fasern, Geweben etc.) umfassen, die in einer
entsprechenden, gegebenenfalls elastischen, Matrix eingebettet sind.
Die räumliche Ausdehnung des Kontaktschutzelements kann grundsätzlich beliebig groß gewählt werden. Insbesondere kann es ausreichen, dass ausschließlich die potentiellen Kontaktflächen zwischen dem Abschlussabschnitt und der vorherigen Windung von dem Kontaktschutzelement abgedeckt sind. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass sich das erste Kontaktschutzelement wenigstens zwischen dem ersten Abschlussabschnitt und der vorherigen Windung erstreckt. Um eine einfache Fixierung des Kontaktschutzelements zu erreichen ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kontaktschutzelement zumindest einen Teil des Federkörpers derart umgreift, dass ein Formschluss zwischen dem Kontaktschutzelement und dem Federkörper vorliegt. Bevorzugt ist hierzu wenigstens ein Teil des ersten Abschlussabschnitts in das erste Kontaktschutzelement eingebettet. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Teil der vorherigen Windung in das erste Kontaktschutzelement eingebettet sein.
Eine besonders gute Fixierung des Kontaktschutzelements ergibt sich, wenn das
Kontaktschutzelement die Windung zumindest in einem Abschnitt vollständig umschließt, den Windungsquerschnitt mithin also ringförmig umgibt. Vorzugsweise umschließt daher das erste Kontaktschutzelement zumindest einen Windungsabschnitt des Federkörpers im Wesentlichen vollständig.
Die Endabschnitte des Federkörpers können grundsätzlich beliebig gestaltet sein, um eine entsprechende Schnittstelle zu den angrenzenden Komponenten des Fahrzeugs zu liefern. Vorzugsweise bildet der Federkörper in dem ersten Endabschnitt eine im Wesentlichen plane, insbesondere geschliffene, erste Auflagefläche ausbildet, wobei der Federkörper dann zumindest in dem Bereich außerhalb der ersten Auflagefläche im Wesentlichen vollständig in dem ersten Kontaktschutzelement eingebettet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Schnittstelle zu den angrenzenden Komponenten des Fahrzeugs sowie eine vorteilhafte Fixierung des Kontaktschutzelements.
Die Außenkontur des Kontaktschutzelements kann ebenfalls beliebig, insbesondere entsprechend den durch die angrenzenden Komponenten vorgegebenen Randbedingungen, gewählt sein. Eine besonders einfach herzustellende Konfiguration ergibt sich, wenn das erste Kontaktschutzelement einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Mantel des
Federkörpers ausbildet.
Der Federkörper kann seinerseits ebenfalls eine beliebige Gestaltung bzw. einen beliebigen Aufbau aufweisen, welche insbesondere von der Funktion der Schraubenfedereinrichtung innerhalb des Fahrzeugs abhängen. Insbesondere kann er selbst schon aus einem entsprechenden korrosionsresistenten Material aufgebaut sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der Federkörper eine Korrosionsschutzbeschichtung aufweist, um den Einsatz kostengünstiger Materialien für den Federkörper zu ermöglichen.
Die Dimensionierung der Kontaktschutzeinrichtung entlang der Längsrichtung bzw.
Axialrichtung des Federkörpers kann in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Federkörpers (also der Abmessung in seiner Längsrichtung) beliebig groß gewählt werden, solange noch ein ausreichend großer, freier Mittenbereich gebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich die erste Kontaktschutzeinrichtung in einer Längsrichtung des Federkörpers über wenigstens 20% einer axialen Länge einer Windung, vorzugsweise über wenigstens 70% der axialen Länge einer Windung, weiter vorzugsweise über 100% bis 150% der axialen Länge einer Windung. Hiermit lassen sich besonders zuverlässig arbeitende Gestaltungen erzielen, bei welchen sich insbesondere vorteilhaft geringe Auswirkungen auf die mechanischen
Eigenschaften der Federeinrichtung ergeben.
Vergleichbares gilt für den Mittenbereich des Federkörpers. Bei weiteren bevorzugten Varianten der Erfindung erstreckt sich der Mittenbereich in einer Längsrichtung des
Federkörpers über wenigstens 50% einer axialen Länge einer Windung, vorzugsweise über wenigstens 150% der axialen Länge einer Windung, weiter vorzugsweise über wenigstens 300% bis 400% der axialen Länge einer Windung. Hiermit lassen sich ebenfalls besonders zuverlässig arbeitende Gestaltungen erzielen, bei welchen sich insbesondere vorteilhaft geringe Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung ergeben.
Hierzu sei angemerkt, dass die Länge der Windung im Sinne der vorliegenden Erfindung die Abmessung einer vollständigen Windung des Federkörpers (also bei einem Umlaufwinkel von 360°) entlang der Längsrichtung des Federkörpers bezeichnet.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es, insbesondere in Abhängigkeit von der Gestaltung der Schnittstelle zu den angrenzenden Komponenten des Fahrzeugs, gegebenenfalls ausreichen kann, nur einen Endabschnitt des Federkörpers mit einer
Kontaktschutzeinrichtung zu versehen. Bevorzugt sind jedoch beide Endabschnitte mit einer solchen Kontaktschutzeinrichtung versehen. Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass in dem zweiten Endabschnitt eine zweite Kontaktschutzeinrichtung mit wenigstens einem zweiten Kontaktschutzelement vorgesehen ist.
Diese zweite Kontaktschutzeinrichtung mit dem zweiten Kontaktschutzelement kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein, wobei die oben im Zusammenhang mit der ersten Kontaktschutzeinrichtung bzw. dem ersten Kontaktschutzelement beschriebenen Merkmale einzelner oder in beliebiger Kombination realisiert sein können, sodass insoweit auf die obigen Ausführungen Bezug genommen wird.
Insbesondere können die erste und zweite Kontaktschutzeinrichtung unterschiedlich aufgebaut bzw. gestaltet sein. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Schnittstelle zu den angrenzenden Komponenten des Fahrzeugs jeweils unterschiedlich gestaltet ist. Besonders einfach herzustellende Varianten der Erfindung zeichnen sich jedoch dadurch aus, dass die zweite Kontaktschutzeinrichtung im Wesentlichen identisch zu der ersten Kontaktschutzeinrichtung ausgebildet und/oder angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Schienenfahrzeug mit einer
erfindungsgemäßen Schraubenfedereinrichtung. Hierbei kann die Schraubenfedereinrichtung eine Komponente einer Primärfedereinrichtung eines Fahrwerks des Schienenfahrzeugs bilden. Ebenso kann die Schraubenfedereinrichtung auch eine Komponente einer
Sekundärfedereinrichtung eines Fahrwerks des Schienenfahrzeugs sein.
Die vorliegende Erfindung lässt sich grundsätzlich für beliebige Schienenfahrzeuge einsetzen, die bei beliebigen Nennbetriebsgeschwindigkeiten betrieben werden. Besonders vorteilhaft lässt sie sich im Zusammenhang mit dem Hochgeschwindigkeitsverkehr einsetzen, da in diesem Einsatzbereich besonders hohe dynamische Belastungen mit hohen
Belastungsfrequenzen auftreten. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug daher ein Schienenfahrzeug für den Hochgeschwindigkeitsverkehr mit einer
Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 250 km/h, insbesondere oberhalb von 300 km/h bis 350 km/h.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, weiche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfedereinrichtung;
Figur 2 eine schematische teilweise Schnittansicht der Schraubenfedereinrichtung aus
Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Teils der Schraubenfedereinrichtung entlang Linie III-III aus Figur 2; Figur 4 eine schematische teilweise Schnittansicht einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfedereinrichtung;
Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines Teils der Schraubenfedereinrichtung entlang Linie IV-IV aus Figur 4.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Erstes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs
101 beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein Schienenfahrzeug 101 für den
Hochgeschwindigkeitsverkehr, welches mit einer Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 300 km/h bis 350 km/h betrieben wird.
Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102, der im Bereich seiner beiden Enden jeweils auf einem Fahrwerk in Form eines Drehgestells 103 abgestützt ist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen der Wagenkasten lediglich auf einem Fahrwerk abgestützt ist.
Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 103 vorgegebenes) Fahrzeug-Koordinatensystem x,y,z angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 101 , die y-Koordinate die Querrichtung des Schienenfahrzeugs 101 und die z-Koordinate die
Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen.
Das Drehgestell 103 umfasst zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 104, auf denen sich jeweils über eine Primärfederung 105 ein Drehgestellrahmen 106 abstützt. Der Wagenkasten
102 ist wiederum über eine Sekundärfederung 107 auf dem Drehgestellrahmen 106 abgestützt. Die Primärfederung 104 und die Sekundärfederung 107 sind in Figur 1 vereinfachend durch Schraubenfedern repräsentiert. Es versteht sich jedoch, dass die Primärfederung 105 bzw. Sekundärfederung 107 um eine beliebig gestaltete Einrichtung handeln kann, welche neben Schraubenfedern auch weitere Komponenten umfasst. Die Figur 2 zeigt eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen
Schraubenfedereinrichtung 108, die im vorliegenden Beispiel ein Bestandteil der
Sekundärfederung 107 ist. Es versteht sich jedoch, dass die Schraubenfedereinrichtung 108 bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Komponente der Primärfederung 104 sein kann.
Die Schraubenfedereinrichtung 108 umfasst in herkömmlicher Weise einen Federkörper 108.1 aus einem geeigneten Federstahl, der mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen ist. Der Federkörper 108.1 ist nach Art einer Schraubenfeder mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Windungen versehen. Hierbei weist der Feder Körper 108.1 einen ersten Endabschnitt 108.2, einen Mittenabschnitt 108.3 sowie einen zweiten Endabschnitt 108.4 auf.
Im Bereich des ersten Endabschnitts 108.2 weist der Federkörper 108.1 einen an eine vorherige Windung 108.5 angenäherten ersten Abschlussabschnitt 108.6 auf. Vergleichbares gilt für den zweiten Endabschnitt 108.4. Um eine im Wesentlichen ebene Auflagefläche bzw. Schnittstelle 108.7 zu den angrenzenden Fahrzeugkomponenten zu erzielen, ist der Federkörper 108.1 an seinem jeweiligen Ende im vorliegenden Beispiel abgeschliffen. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung eine anderweitige Gestaltung des jeweiligen Endes des Federkörpers vorgesehen sein kann.
In einen Zwischenraum zwischen der vorherigen Windung 108.5 und dem ersten
Abschlussabschnitt 108.6 ist eine erste Kontaktschutzeinrichtung 109 mit einem ersten Kontaktschutzelement 109.1 zum Verhindern eines Kontakts zwischen dem ersten
Abschlussabschnitt 108.6 und der vorherigen Windung 108.5 in einem belasteten Zustand des Federkörpers 108.1 angeordnet.
Die Figur 2 zeigt das Kontaktschutzelement 109.1 in einem geschnittenen Zustand, wobei der Schnitt entlang einer zylindrischen Schnittfläche verläuft, welche die schraubenförmig verlaufende Mittellinie der Windungen des Federkörpers 108.1 enthält.
Eine vergleichbare Kontaktschutzeinrichtung kann an dem zweiten Endabschnitt 108.4 vorgesehen sein, wie dies in Figur 2 durch die gestrichelte Kontur 1 10 angedeutet ist.
Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, erstreckt sich die erste Kontaktschutzeinrichtung 109 nur im Bereich des ersten Endabschnitts 108.2, sodass der Mittenabschnitt 108.3 frei von der ersten Kontaktschutzeinrichtung 109 ist. Ist eine zweite Kontaktschutzeinrichtung 1 10 vorgesehen, so erstreckt sich auch diese nur über den Bereich des zweiten Endabschnitts 108.4, sodass der Mittenabschnitt 108.3 frei von derartigen Kontaktschutzeinrichtungen 109, 1 10 ist.
Das erste Kontaktschutzelement kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, welches unter den zu erwartenden Belastungen ausreichend hohe Standzeiten erreicht. Hierbei kann es sich grundsätzlich um ein vergleichsweise starres Material handeln, dessen Steifigkeit im Bereich der Steifigkeit des Materials des Federkörpers oder darüber liegt. Ein solches Material wird dann unter den zu erwartenden Belastungen, sofern überhaupt nennenswert, nur vergleichsweise wenig deformiert. In diesem Fall werden allerdings die mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung im Bereich des Kontaktschutzelements gegebenenfalls vergleichsweise stark modifiziert, sodass dies entsprechend berücksichtigt werden muss.
Im vorliegenden Beispiel ist das erste Kontaktschutzelement 09.1 ein der Windung des Federkörpers 108.1 folgender Block aus einem Elastomermaterial in Form von Polyurethan. Die Steifigkeit dieses Elastomermaterials liegt deutlich unterhalb von 50% der Steifigkeit des Stahls des Federkörpers 108.1.
Mithin handelt es sich also bei dem Material für das Kontaktschutzelement 109.1 um ein vergleichsweise weiches Material, welches Relativbewegungen zwischen dem
Abschlussabschnitt 108.6 und der vorherigen Windung 108.5 durch Deformation folgen kann, ohne dieser Bewegung einen nennenswerten Widerstand entgegenzusetzen und damit die mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung 108 spürbar zu beeinflussen. Dies hat den Vorteil, dass ein bestehender Federkörper 108.1 einfach mit einem solchen
Kontaktschutzelement 109.1 ausgerüstet werden kann, ohne dass weitere Modifikationen an der Federeinrichtung 108 oder den umliegenden Bauteilen des Fahrzeugs 101 vorgenommen werden müssen.
Hierbei versteht es sich, dass das Kontaktschutzelement 109.1 gegebenenfalls aus mehreren Komponenten aufgebaut sein kann, die gegebenenfalls aus unterschiedlichen Materialien oder Materialkombinationen bestehen. Weiterhin kann das Kontaktschutzelement 109.1 eine Bewehrung (z. B. aus Drähten, Fasern, Geweben etc.) umfassen, die in seiner elastischen Matrix eingebettet sind.
Im vorliegenden Beispiel überdeckt das Kontaktschutzelement 109.1 im Wesentlichen nur die potentiellen Kontaktflächen zwischen dem Abschlussabschnitt 108.6 und der vorherigen Windung 108.5, sodass ein besonders geringer Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung 108, insbesondere von deren Steifigkeitscharakteristik.
Bei diesen potentiellen Kontaktflächen handelt es sich um diejenigen Bereiche des
Abschlussabschnitts 108.6 und der vorherigen Windung 108.5, die bei den im Normalbetrieb des Fahrzeugs 101 maximal zu erwartenden Belastungen miteinander in Kontakt kommen können. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass nur diejenigen Bereiche zu schützen sind, in denen im Betrieb ein Kontakt mit einer Kontaktkraft zu erwarten ist, deren Höhe zu einer langfristigen Beschädigung führt.
Hierbei ist anzumerken, dass die durch das Kontaktschutzelement 109.1 eingebrachte Zwischenlage bereits verhindert, dass sich (in Umfangsrichtung) an das
Kontaktschutzelement 109.1 anschließende potentielle Kontaktflächen berühren, die sich ohne das Kontaktschutzelement 109.1 berühren würden. Demgemäß kann sich das
Kontaktschutzelement 109.1 sogar über einen geringeren Umfangswinkel erstrecken als der Bereich, der bei einer Gestaltung ohne Kontaktschutzelement gefährdet wäre. Hierbei kann eine Erstreckung des Kontaktschutzelements 109.1 über einen Umfangswinkel ausreichen, der weniger als 80% des Umfangswinkels des schädigungsgefährdeten Bereichs, insbesondere 50% bis 70% des Umfangswinkels des schädigungsgefährdeten Bereichs, beträgt.
Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich das Kontaktschutzelement 109.1 daher über einen Umfangswinkel von etwa 60°. Dies reicht aus, um im Normalbetrieb des Fahrzeugs 101 einen Kontakt zwischen dem Abschlussabschnitt 108.6 und der vorherigen Windung 108.5 zu verhindern. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten entsprechend den zu erwartenden Belastungen (und damit den Ausmaßen des schädigungsgefährdeten Bereichs) ein anderer Umfangswinkel gewählt sein kann. Typischerweise liegt der Umfangswinkel in einem Bereich von 45° bis 360°, vorzugsweise von 60° bis 120°, weiter vorzugsweise von 80° bis 100°.
Um eine einfache Fixierung des Kontaktschutzelements 109.1 zu erreichen, liegt im vorliegenden Beispiel ein Formschluss zwischen dem Kontaktschutzelement 109.1 und dem Federkörper 108.1 vor, indem das Konzept Stützelement 109.1 jeweils einen rinnenförmig gestalteten Abschnitt 109.2 bzw. 109.3 aufweist, der einen Teil des ersten
Abschlussabschnitts 108.6 bzw. einen Teil der vorherigen Windung 108.5 umgreift, sodass diese mit anderen Worten in diesem Bereich jeweils in das erste Kontaktschutzelement 109.1 eingebettet sind, wie dies insbesondere in der Figur 3 zu entnehmen ist. Das Kontaktschutzelement 109.1 weist im vorliegenden Beispiel in einer Richtung entlang der Längsachse 108.8 des Federkörpers 108.1 (z-Richtung) eine axiale Länge LK auf, die etwa 40% der axialen Länge LW einer vollständigen Windung des Federkörpers 108.1 entspricht.
Ist auch ein zweites Kontaktschutzelement 1 10 installiert, so beträgt die axiale Länge LM des freien (also nicht mit einem Kontaktschutz versehenen) Mittenbereichs 108.3 etwa 310% der axialen Länge LW einer vollständigen Windung des Federkörpers 108.1.
Hiermit lassen sich besonders zuverlässig arbeitende Gestaltungen erzielen, bei welchen sich insbesondere vorteilhaft geringe Auswirkungen der Kontaktschutzeinrichtungen 109, 1 10 auf die mechanischen Eigenschaften der Schraubenfedereinrichtung 108, insbesondere deren Steif igkeitscharakteristik, ergeben.
Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung, insbesondere in
Abhängigkeit von den jeweiligen Vorgaben, insbesondere den zu erwartenden Belastungen, auch andere axiale Abmessungen für die Kontaktschutzeinrichtungen und/oder den freien Mittenbereich gewählt werden können.
Zweites Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 4 und 5 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schraubenfedereinrichtung 208 beschrieben, welches die Schraubenfedereinrichtung 108 in dem Fahrzeug 101 ersetzen kann. Die Schraubenfedereinrichtung 208 entspricht in Aufbau und Funktion grundsätzlich der Schraubenfedereinrichtung 108, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Gleichartige Bauteile sind daher mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. So weit nachfolgend keine anderweitigen Ausführungen gemacht werden, wird hinsichtlich der Merkmale und Funktionen dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Der Unterschied der Schraubenfedereinrichtung 208 zu der Schraubenfedereinrichtung 108 besteht zum einen in der Gestaltung des ersten Kontaktschutzelements 209.1 der ersten Kontaktschutzeinrichtung 209, während ein identischer Federkörper 108.1 Verwendung findet. Die Figur 4 zeigt das Kontaktschutzelement 209.1 in einem geschnittenen Zustand, wobei der Schnitt in einer parallel zur Zeichnungsebene (xz-Ebene) verlaufenden
Schnittebene verläuft, welche die Längsachse 108.8 des Federkörpers 108.1 enthält. Genauer gesagt besteht der Unterschied darin, dass das erste Kontaktschutzelement 209.1 der ersten Kontaktschutzeinrichtung 209 als im Wesentlichen hohlzylinderförmig gestaltetes Mantelelement ausgebildet ist, in welchem der erste Endabschnitt 108.2 des Federkörpers 108.1 eingebettet ist.
Im vorliegenden Beispiel liegt die plangeschliffene Auflagefläche 108.6 frei. Es versteht sich jedoch, dass die Kontaktschutzeinrichtung bei anderen Varianten der Erfindung auch die Auflagefläche umschließen kann, sodass auch die Auflagefläche entsprechend geschützt ist. Es versteht sich, dass dieser Schutz auch bei anderen Varianten der Erfindung,
insbesondere der Variante aus Figur 2 und 3, vorgesehen sein kann.
Das Kontaktschutzelement 209.1 weist im vorliegenden Beispiel in einer Richtung entlang der Längsachse 108.8 des Federkörpers 108.1 (z-Richtung) eine axiale Länge LK auf, die etwa 75% der axialen Länge LW einer vollständigen Windung des Federkörpers 108.1 entspricht.
Im Bereich des zweiten Endabschnitts 108.4 des Federkörpers 108.1 ist eine zweite
Kontaktschutzeinrichtung 210 installiert, die ein identisches Kontaktschutzelement 209.1 umfasst. Demgemäß beträgt im vorliegenden Beispiel die axiale Länge LM des freien (also nicht mit einem Kontaktschutz versehenen) Mittenbereichs 108.3 etwa 240% der axialen Länge LW einer vollständigen Windung des Federkörpers 108.1.
Wie der Figur 5 zu entnehmen ist, wird bei dieser Gestaltung eine besonders gute Fixierung des Kontaktschutzelements 209.1 erzielt, da das Kontaktschutzelement 209.1 die
vorhergehende Windung 108.5 zumindest in einem Abschnitt vollständig umschließt, den Windungsquerschnitt mithin also ringförmig umgibt.
Die Außenkontur des Kontaktschutzelements 209.1 ist im vorliegenden Beispiel durch eine zylindrische Außenwand und eine zylindrische Innenwand begrenzt. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch ein anderer Verlauf gewählt sein kann.
Beispielsweise können im Zwischenraum zwischen den Windungen des Federkörpers 108.1 auf der Innenseite und/oder der Außenseite Einschnürungen bzw. Einbuchtungen (beliebiger Schnittkontur) vorgesehen sein, wie sie in Figur 5 durch die gestrichelten Konturen 209.4 und 209.5 angedeutet sind. Diese Einbuchtungen 209.4 und 209.5 können lediglich lokal vorgesehen sein. Ebenso können sie sich schraubenförmig über zumindest einen Teil des Kontaktschutzelements 209.1 , insbesondere im Wesentlichen das gesamte Kontaktschutzelement 209.1 erstrecken. Ebenso können natürlich auch Ausbuchtungen oder dergleichen (beliebiger Schnittkontur) vorgesehen sein. Schließlich können zusätzlich oder alternativ auch zumindest abschnittsweise von der Innenseite zur Außenseite durchgehende Öffnungen vorgesehen sein, wie sie in Figur 5 durch die gestrichelte Kontur 209.6 angedeutet sind. Durch alle diese Maßnahmen kann gegebenenfalls der Einfluss der Kontaktschutzeinrichtung 209 auf die Steifigkeitscharakteristik der
Schraubenfedereinrichtung 208 in vorteilhafter Weise eingestellt, insbesondere minimiert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge für den Hochgeschwindigkeitsverkehr mit
Nennbetriebsgeschwindigkeiten oberhalb von 300 km/h bis 350 km/h beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen
Schienenfahrzeugen verwendet werden kann, die bei geringeren
Nennbetriebsgeschwindigkeiten betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend weiterhin ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Schraubenfedereinrichtung, insbesondere zum Abstützen eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs auf einer Radeinheit des Schienenfahrzeugs, mit
- einem Federkörper (108.1 ) mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen
Windungen, der einem Mittenabschnitt (108.3), einen ersten Endabschnitt (108.2) und einen zweiten Endabschnitt (108.4) aufweist, wobei
- der Federkörper (108.1 ) wenigstens im Bereich des ersten Endabschnitts (108.2) einen an eine vorherige Windung (108.5) angenäherten ersten Abschlussabschnitt (108.6) aufweist, und
- in einen Zwischenraum zwischen der vorherigen Windung (108.5) und dem ersten Abschlussabschnitt (108.6) eine erste Kontaktschutzeinrichtung (109) mit wenigstens einem ersten Kontaktschutzelement (109.1 ; 209.1 ) zum Verhindern eines Kontakts zwischen dem ersten Abschlussabschnitt (108.6) und der vorherigen Windung (108.5) in einem belasteten Zustand des Federkörpers (108.1 ) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- sich die erste Kontaktschutzeinrichtung (109) nur im Bereich des ersten
Endabschnitts (108.2) erstreckt, sodass der Mittenabschnitt (108.3) frei von der ersten Kontaktschutzeinrichtung (109) ist.
2. Schraubenfedereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Kontaktschutzelement (109.1 ; 209.1 ) ein Elastomermaterial umfasst, wobei
- das Elastomermaterial insbesondere Polyurethan umfasst.
3. Schraubenfedereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Kontaktschutzelement (109.1 ; 209.1 ) wenigstens zwischen dem ersten Abschlussabschnitt (108.6) und der vorherigen Windung (108.5) erstreckt,
4. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens ein Teil des ersten Abschlussabschnitts (108.6) in das erste
Kontaktschutzelement (109.1 ; 209.1 ) eingebettet ist
und/oder
- wenigstens ein Teil der vorherigen Windung (108.5) in das erste
Kontaktschutzelement (109.1 ; 209.1 ) eingebettet ist.
5. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktschutzelement (209.1 ) zumindest einen Windungsabschnitt des Federkörpers (108.1 ) im Wesentlichen vollständig umschließt.
6. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Federkörper (108.1 ) in dem ersten Endabschnitt (108.2) eine im Wesentlichen plane, insbesondere geschliffene, erste Auflagefläche ausbildet und
- der Federkörper (108.1 ) zumindest in dem Bereich außerhalb der ersten
Auflagefläche im Wesentlichen vollständig in dem ersten Kontaktschutzelement (209.1 ) eingebettet ist.
7. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktschutzelement (209.1 ) einen im
Wesentlichen hohlzylinderförmigen Mantel des Federkörpers (108.1 ) ausbildet.
8. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (108.1 ) eine Korrosionsschutzbeschichtung aufweist.
9. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Kontaktschutzeinrichtung (109) in einer Längsrichtung des Federkörpers (108.1 ) über wenigstens 20% einer axialen Länge einer Windung (108.5), vorzugsweise über wenigstens 70% der axialen Länge einer Windung (108.5), weiter vorzugsweise über wenigstens 100% bis 150% der axialen Länge einer Windung (108.5), erstreckt.
10. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittenbereich (108.3) in einer Längsrichtung des Federkörpers (108.1 ) über wenigstens 50% einer axialen Länge einer Windung (108.5), vorzugsweise über wenigstens 150% der axialen Länge einer Windung (108.5), weiter vorzugsweise über wenigstens 300% bis 400% der axialen Länge einer Windung (108.5), erstreckt.
11. Schraubenfedereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- in dem zweiten Endabschnitt (108.4) eine zweite Kontaktschutzeinrichtung (1 10;
210) mit wenigstens einem zweiten Kontaktschutzelement (209.1 ) vorgesehen ist, wobei die
- zweite Kontaktschutzeinrichtung (110; 210) insbesondere im Wesentlichen identisch zu der ersten Kontaktschutzeinrichtung (109) ausgebildet und/oder angeordnet ist.
12. Schienenfahrzeug mit einer Schraubenfedereinrichtung (108; 208) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubenfedereinrichtung (108; 208) eine Komponente einer Primärfedereinrichtung (105) eines Fahrwerks (103) des Schienenfahrzeugs ist.
14. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubenfedereinrichtung (108; 208) eine Komponente einer
Sekundärfedereinrichtung (107) eines Fahrwerks (103) des Schienenfahrzeugs ist.
15. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es für den Hochgeschwindigkeitsverkehr mit einer Nennbetriebsgeschwindigkeit oberhalb von 250 km/h, insbesondere oberhalb von 300 km/h bis 350 km/h, ausgebildet ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205085B3 (de) * 2015-03-20 2016-06-23 Bombardier Transportation Gmbh Drehgestell für Schienenfahrzeug
US10604207B2 (en) 2018-02-12 2020-03-31 Carl Winefordner System and method for adjusting spring rate of a coil spring in a bike suspension
US10611428B2 (en) * 2018-02-12 2020-04-07 Carl Winefordner System and method for adjusting spring rate of a coil spring in a bike suspension

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5646128A (en) * 1979-08-22 1981-04-27 Chuo Spring Co Ltd Cushion for coil spring
EP1672241A1 (de) * 2004-12-16 2006-06-21 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Abstandshalter für Schraubenfeder
EP1867901A2 (de) * 2006-06-13 2007-12-19 Kyosan Denki Co., Ltd. Ventil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5646128A (en) * 1979-08-22 1981-04-27 Chuo Spring Co Ltd Cushion for coil spring
EP1672241A1 (de) * 2004-12-16 2006-06-21 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Abstandshalter für Schraubenfeder
EP1867901A2 (de) * 2006-06-13 2007-12-19 Kyosan Denki Co., Ltd. Ventil

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