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Gasfedersystem für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge Die bekannten
Gasfedern, die meistens als Luftfedern ausgebildet sind und zur Abfederung von Fahrzeugen
auf Schiene und Straße verwendet werden, arbeiten vorwiegend lastabhängig, wobei
der Innendruck in der Feder auf verschiedene Art und Weise den wechselnden Nutzlasten
angepaßt wird. Bekannt sind Systeme, die in Verbindung mit Druckluftvorratsbehältern
durch Zu- und Ablassen von Luft geregelt werden. Andere Luftfederungen bedienen
sich kleiner Pumpen und Kompressoren, um entweder Luft oder Gas zu- bzw. abzupumpen
oder die Höheneinstellung des abgefederten Systems durch Zu- oder Abpumpen von Druckflüssigkeit
zu bewerkstelligen. Auch thermisch arbeitende Systeme, die durch Aufheizen oder
Abkühlen des federnden Mediums geregelt werden, sind bekannt.
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Alle diese Gasfedersysteme sprechen mit meist kleiner Lasttoleranz
bei jedem Lastwechsel an. Zur Anpassung des Federsystems an eine veränderte Last
wird insbesondere bei Lasterhöhung eine nicht unbedeutende Arbeit geleistet, die
entweder in Form von Antriebsenergie für die Pumpen und Kompressoren oder in Form
von bereits vorhandenem Druckgasvolumen, welches wieder ersetzt werden muß, oder
in Form von Wärme aufgebracht werden muß. Bei Entlastung findet durch den umgekehrten
Vorgang ein Verlust an Arbeit durch Verminderung des Druckpotentials in den Federn
ohne Rückgewinnungsmöglichkeit von Arbeit statt. Für manche Verwendungszwecke der
Gasfedern spielt dieser Arbeitsaufwand im Gesamtenergiehaushalt eine nicht unbedeutende
Rolle, so insbesondere a) bei Fahrzeugen, die keine eigene Antriebsmaschine aufzuweisen
haben, wie Anhänger von Straßenfahrzeugen sowie Schienenfahrzeugen für Güter- und
Personenbeförderung, die keine Triebfahrzeuge sind, b) bei Fahrzeugen, die einem
sehr häufigen Nutzlastwechsel unterworfen sind, wie Personenverkehrsfahrzeuge auf
Straße und Schiene im Nahverkehr, c) bei Verkehrsmitteln, die nur kurzzeitig und
intermittierend einer Abfederung bedürfen, wie Fahrgestellabfederung bei Flugzeugen.
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Der Arbeitsbedarf für das Einregulieren der Federn auf die jeweilige
Nutzlast ist im Betrieb unvermeidlich. Vermeidlich und sehr beträchtlich ist jedoch
der Arbeitsverlust, der dadurch auftritt, daß beispielsweise Fahrzeuge im Stillstand
entleert werden, wobei sich die Gasfedern der Entlastung entsprechend gleichfalls
entleeren, und die sodann wieder beladen werden, wobei die Gasfedersysteme der neuen
Zuladung entsprechend wieder aufgeladen werden müssen. Dieser Vorgang spielt sich
besonders häufig bei Schienenfahrzeugen im Nahverkehr ab.
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Um solche Arbeitsverluste während der Be- oder Entladung des stillstehenden
Fahrzeuges zu vermeiden oder möglichst gering zu halten, werden bei einem Gasfedersystem
für Fahrzeuge, das insbesondere für Schienenfahrzeuge geeignet ist und das mit lastabhängig
regelbarem Innendruck arbeitet, erfindungsgemäß solche Gasfedersysteme mit Regel-
und Sperrvorrichtungen ausgerüstet, die eine Druckpegel änderung bei Lastwechsel
im Stillstand des Fahrzeugs verhindern. Diese Vorrichtungen arbeiten entweder a)
abhängig von der Bewegung des Fahrzeugs oder b) abhängig von dem (Offnen und Schließen
von Türen, Dächern oder Ladeluken, welches in der Regel nur im Stillstand der Fahrzeuge
vorgenommen wird, oder c) abhängig von Einrichtungen gemäß a) und b), jedoch zwecks
langsamer Anpassung an Nutzlaständerungen mit zeitverzögerter Füllungsänderung.
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Gasfedersysteme, die mit einer solchen Sperrvorrichtung ausgestattet
sind, werden also im Zustand der Ruhe, d. h. in einem Zustand, in dem von den Federn
keine bzw. nennenwerte Federarbeit verlangt wird, nicht geregelt, womit ein beachtlicher
verlorener
Arbeits- und Energieaufwand vermieden wird. Sie sind
aber trotzdem - im Gegensatz zu Federn in Fahrzeugen, die beispielsweise durch Pumpen
gespeist werden, die nur beim Lauf der Fahrzeuge angetrieben werden können - so
einstellbar, daß sie entweder durch Eingriff in die Sperrvorrichtung von Hand oder
bei Stehen über längere Zeit gemäß c) auch im Stillstand auf veränderte Nutzlasten
ansprechen.
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Die Möglichkeiten einer konstruktiven Gestaltung der Sperrvorrichtungen
gemäß der Erfindung sind sehr mannigfaltig. Je nach Art des mit einer Sperrvorrichtung
auszustattenden Federsystems und je nach Art der zur Regelung dieses Federsystems.
zur Verfügung stehenden Energie (sei es elektrischer Strom, sei es Druckluft oder
Druckflüssigkeit) werden übliche mechanische, hydraulische, pneumatische, elektrische
oder hydromagnetische Sperren verwendet. Gesteuert werden können diese Sperren a)
bei mechanischer Ausführung von kleinen Fliehkraftreglern, die von den Radachsen
oder mit diesen in Verbindung stehenden beweglichen Fahrzeugteilen angetrieben werden
bzw. von Türen und Ladeklappen, soweit solche geöffnet bzw. geschlossen werden,
wobei die Übertragung der Steuerimpulse über Gestänge oder Seilzüge erfolgen kann,
b) bei pneumatischen oder hydraulischen Sperrvorrichtungen durch von Fliehkraftreglern
oder Türfühlern betätigte Ventile, c) bei elektrischen Vorrichtungen durch fiiehkraftbetätigte
Kontakte, durch Türkontakte oder auch durch Abnahme von Strom für Magnetventile
von Lichtmaschinen, die im Stillstand der Fahrzeuge und bei kleinsten Geschwindigkeiten
noch keinen Ladestrom abgeben. Des besseren Verständnisses halber ist ein Ausführungsbeispiel
für eine Sperrvorrichtung gemäß der Erfindung, die in bereits bekannter Weise mittels
magnetisierbaren Öls arbeitet, an Hand der schematischen Zeichnung beschrieben.
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Die Gasfeder 1, die von einem elastischen Balg gebildet wird, ist
über die Rohrleitung 2 mit einem Zusatzfedervolumen im Behälter 3 und über die Rohrleitung
4 mit dem Regelventil 5 verbunden, welches über das Gestänge 6 und die Stange 7
mit einem Langloch so verbunden ist, daß bei stärkerer Zusammendrückung der Gasfeder
1 Druckgas durch das Regelventil 5 in das Federsystem eingelassen wird, während
bei stärkerer Entlastung der Gasfeder 1 Druckgas über das Regelventil 5 ins Freie
abgelassen wird. Bis hierher entspricht die Einrichtung einer ganz normalen, vielfach
angewendeten und bekannten Gasfederung.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr in die Leitung 4 dicht hinter dem Regelventil
s das Sperrorgan 8 bis 10 zwischengeschaltet, welches im vorliegenden Falle aus
einem sich nach unten verengenden Behälter besteht, der mit einer magnetisierbaren
Flüssigkeit (z. B. öl-Stahlpulver-Gemisch) teilweise gefüllt ist, in welchen in
seinem unteren Teil die Scheidewand 9 hineinragt. Der engere Unterteil 10 ist von
der Elektromagnetspule 11 umgeben, die von der Stromquelle 12 mit Strom versorgt
und bedarfsweise von dem Schalter 13 ein- bzw. ausgeschaltet wird. Der Schalter
13 wird, wie bereits beschrieben, entweder von einem Fliehkraftregler oder von einem
Magnetschalter oder auch mechanisch, sei es abhängig von der Bewegung des Fahrzeugs,
sei es abhängig von der Stellung einzelner Türen oder Ladeklappen geschaltet, und
zwar wird die Elektromagnetspule 11 unter Strom gesetzt, wenn das Fahrzeug steht
oder Türen oder Ladeklappen geöffnet werden. Damit wird die magnetisierbare Flüssigkeit
im Unterteil 10 des Behälters bei geringstem Magnetisierungsstromaufwand
so verdickt, daß sie jedem Ein- oder Austreten von Druckgas in das Federsystem 1,
2 und 3 wie ein Ventil eine Sperre entgegenstellt. Das Sperrorgan 8 bis 10 kann
auch durch jedes normale Magnetventil oder auch durch einen mechanisch zu betätigenden
Absperrschieber ersetzt werden.
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Als Folge des Absperrens der Leitung 4 durch das Sperrorgan 8 bis
10 kann nunmehr der Fahrgast- oder Ladungswechsel des Fahrzeuges im Stillstand ohne
jeden Arbeitsverbrauch .vonstatten gehen. Sobald alle Türen wieder geschlossen sind
oder das Fahrzeug sich in Bewegung setzt, wird der durch das Sperrorgan 8 bis 10
gesperrte Querschnitt wieder geöffnet, und das Regelventil 5 kann wie üblich den
Innendruck in der Gasfeder 1 regeln.
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Soll das Federsystem bei längerem Stillstand des Fahrzeugs sich mit
der Zeit einer Nutzlaständerung doch anpassen können, so genügt es, in bekannter
Weise mit Hilfe einer feinen kahbrierten Bohrung 14 in der Scheidewand 9 eine Durchströmmöglichkeit
zu schaffen, durch die sich sehr langsam der Innendruck im Gasfedersystem 1 und
3 der neuen Nutzlast anpassen kann.
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Besondere Vorteile der Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel sind
ein äußerst geringer Kraftbedarf und eine sehr einfache und wartungsfreie Konstruktion.
Bei Gasfedersystemen, deren Druckpegeländerung abhängig von der Laständerung durch
Pumpen oder Kompressoren direkt bzw. durch thermische Beeinflussung gesteuert wird,
kann an Stelle des Sperrorgans 8 bis 10 über den Schalter 13 direkt das Ein- und
Abschalten der Kompressoren bzw. der thermischen Beeinflussungsvorrichtung erfolgen,
womit hinsichtlich der Ersparnis an mechanischer Arbeit derselbe Effekt erzielt
wird: Die Ansprüche 2 bis 6 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung mit
dem Anspruch 1.