DE4243886A1 - Aufhängung für einen Wagenkasten an einem Fahrgestell, insbesondere an einem Drehgestell eines schienengebundenen Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung für einen Wagenkasten an einem Fahrgestell, insbesondere an einem Drehgestell ei­ nes schienengebundenen Fahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft insbesondere eine neuartige Feder-/Dämpfungsanordnung für eine derartige Aufhängung.

Bei herkömmlichen Aufhängungen wird die Feder­ /Dämpfungsanordnung von einem zwischen Fahrgestell und Wagenkasten eingegliederten pneumatischen Dämpfungsbalg ge­ bildet. Dieser Dämpfungsbalg hat sich zwar hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften bislang gut bewährt. Um allerdings mit dieser bekannten Feder-/Dämpfungsanordnung auch eine ge­ wisse Zentrierungskraft auf den Wagenkasten übertragen zu können, muß der Federbalg verhältnismäßig großvolumig ausge­ bildet werden, wodurch die Feder-/Dämpfungsanordnung ver­ hältnismäßig raumgreifend wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung für einen Wagenkasten an einem Fahrgestell gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich mit verringertem Bauraum der Feder­ /Dämpfungsanordnung eine verbesserte Zentrierwirkung für den Wagenkasten ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Federungs- und Dämpfungsarbeit ei­ ner Kolben-/Zylinderanordnung übernommen, die gleichzeitig die Funktion einer Pendelstange haben, über die der Wagenka­ sten am Fahrgestell, insbesondere am Drehgestell eines schienengebundenen Fahrzeugs aufgehängt ist. Über die als Pendel wirkende Kolben-/Zylinderanordnungen hat der Wagenka­ sten die Tendenz, sich unter Einwirkung seiner Schwerkraft in die Mittellage zu zentrieren, wobei über die Kolben­ /Zylinderanordnungen ausschließlich Zug- und Druckkräfte übertragen werden müssen. Hierdurch gelingt es, die Feder­ /Dämpfungsanordnungen kleiner zu dimensionieren, so daß mehr Freiraum für den Konstrukteur zur räumlich optimalen Anord­ nung der Feder-/Dämpfungsanordnungen einerseits und für die Gestaltung des Fahrgestells bzw. des Drehgestells anderer­ seits verbleibt. Dabei ergibt sich der besondere, zusätzli­ che Vorteil, daß die Abstützung über die Kolben­ /Zylinderanordnungen in einfacher Weise zur Niveauregulie­ rung des Wagenkastens herangezogen werden kann, indem ledig­ lich die Größe der mit Strömungsmittel gefüllten Zylinder­ kammer verändert wird.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Grundsätzlich ist es möglich, den Anlenkpunkt des Zylinders an das Fahrgestell oder an den Wagenkasten zu legen. Bei gelenkiger Lagerung des Federungszylinders am Fahrgestell ist es von Vorteil, eine weitere Gelenkfläche am Kolben aus­ zubilden und die Kolbenstange starr am Wagenkasten zu befe­ stigen, was Gegenstand des Patentanspruchs 3 ist. Der Wagen­ kasten muß bei dieser Ausgestaltung nur geringfügig umkon­ struiert werden und es ergibt sich insbesondere keine spür­ bare Einschränkung des Wagenkasten-Aufbaus bzw. des Waggon- Innenraums.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Aufhängung erlaubt es sogar, die Gelenke mit mehreren rotatorischen Freiheitsgra­ den auszustatten, beispielsweise ein Kugelgelenk für die La­ gerung des Zylinders und/oder der Kolbenstange im Zylinder vorzusehen, um auf diese Weise die den Wagenkasten zentrie­ rende Wirkung in mehreren Ebenen bereitzustellen. Wenn die Gelenke von ebenen Gelenken mit einer Ausrichtung der Schwenkachse im wesentlichen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgebildet werden, kann die pendelnde Aufhängung des Wagen­ kastens gleichzeitig zur Stabilisierung in Längsrichtung herangezogen werden.

Über die Variationen der Gelenkflächen am Kolben und am Fahrgestell kann Einfluß auf die wirksame Länge des Pendels der Aufhängung genommen werden, wodurch wiederum die Zen­ trier- und Gelenk-Reibungskräfte gesteuert werden können.

Wenn beispielsweise gemäß Patentanspruch 7 die Gelenkfläche am die Kolbenstange abstützenden Kolben konvex ausgebildet wird, wird der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Zylinders und dem Drehpunkt zwischen Kolbenstange und Kolben größer, mit der Folge, daß sich eine kleinere Zentrierkraft aber auch eine kleinere Reibungskraft an den Gelenken ergibt.

Eine besonders raumsparende Anordnung der pendelnden Lage­ rung des Federungszylinders am Drehgestell ergibt sich mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 10. Mit einer verhält­ nismäßig geringen Höhe des hohlen Lagerungsständers für den Federungszylinder kann innerhalb weiter Grenzen Einfluß auf den die wirksame Pendellänge bestimmenden Abstand der Ge­ lenk-Drehpunkte des Federungszylinders einerseits und der im Kolben abgestützten Kolbenstange andererseits genommen wer­ den.

Zusätzliche Raumeinsparungen lassen sich mit den Merkmalen der Ansprüche 11 bis 13 erzielen. Dabei ergibt sich der zu­ sätzliche Vorteil, daß durch eine räumliche Aufteilung der Gelenkflächen auch der Kraftfluß im Federungszylinder ver­ bessert werden kann.

Anstelle eines Kugelgelenks oder eines ebenen Gelenks bei­ spielsweise mit zylindrischen Gelenkwirkflächen kann auch eine kardanische Aufhängung des Wagenkastens am Fahrgestell vorgesehen werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Variante ist Gegenstand des Patentanspruchs 15. Es hat sich gezeigt, daß es mit dieser Weiterbildung gelingt, bei klei­ nerer Pendellänge auch den Reibradius in den Gleitkontakt­ flächen zu verringern.

Es ergibt sich bereits eine ausreichende Zentrierwirkung dann, wenn die Pendelachsen der Kolben-/Zylinderanordnungen in der zentrierten Stellung des Wagenkastens senkrecht, d. h. parallel zueinander stehen. Es kann eine Vorspannung der Zentrierung dann erreicht werden, wenn gemäß Patentanspruch 16 die Achsen der auf verschiedenen Seiten liegenden Kolben­ /Zylinderanordnungen in der stabilen Mittellage gegeneinan­ der angestellt, d. h. aufeinander zu geneigt sind. Dabei er­ gibt sich der zusätzliche Vorteil, daß durch Schrägstellung dieser Achsen der Wagenkasten bei Radialbeschleunigungen, wie sie beispielsweise bei der Kurvenfahrt auftreten, in Richtung Kurvenmittelpunkt geneigt wird, so daß sich eine selbsttätige Verbesserung des Fahrkomforts einstellt.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 20 läßt sich mit gerin­ gem Bauaufwand eine Niveauregulierung in die Feder­ /Dämpfungsanordnung integrieren.

Vorzugsweise wird zur Verbesserung der Federung ein Hydrospeicher an die Strömungsmittelkammer der Kolben­ /Zylinderanordnungen angeschlossen. Wenn in die Anschlußlei­ tung gemäß Patentanspruch 22 eine Dämpfungsdrossel eingebaut wird, läßt sich das Dämpfungsverhalten optimal abstimmen.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1A und 1B schematische Schnittansichten eines Drehge­ stells mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufhängung für einen Wagenkasten;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab Einzelheiten der Aufhängung gemäß Fig. 1 in der zentrierten Stellung des Wagenkastens;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht der Aufhängung bei einer Querverschiebung des Wagenkastens bezüglich des Drehgestells;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weitere Ausführungs­ form der Aufhängung in der zentrierten Mittelstel­ lung des Wagenkastens;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht der Aufhängung mit verschobenem Wagenkasten bezüglich des Drehgestells;

Fig. 6 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Aufhängung mit einer modifizier­ ten gelenkigen Verbindung zwischen Kolbenstange und Kolben;

Fig. 7 einen Schnitt einer vierten Ausführungsform der pen­ delnden Aufhängung eines Wagenkastens an einem Fahrgestell;

Fig. 8 den Schnitt entsprechend VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 die Ansicht gemäß "IX" in Fig. 7;

Fig. 10 einen schematischen Schnitt durch ein Schienenfahr­ zeug zur Verdeutlichung einer fünften Ausführungs­ form der Aufhängung;

Fig. 11 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Zentrierkräfte bei unterschiedlicher Neigung der Feder­ /Dämpfungsachsen;

Fig. 12 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht einer sechsten Ausführungsform der Aufhängung; und

Fig. 13A bis 13D schematische schnittansichten einer sie­ benten Ausführungsform der Aufhängung in verschie­ denen Funktions- und Bewegungsphasen.

In Fig. 1 ist mit 20 das Fahrgestell eines schienengebun­ denen Fahrzeugs angedeutet, das im wesentlichen symmetrisch zu einer Längs-Mittelebene 22 ausgebildet ist und zu beiden Seiten der Längs-Mittelebene 22 eine Feder­ /Dämpfungsanordnung 24, 26 trägt, über die ein mit 28 be­ zeichneter Wagenkasten, der auch als Rollkranzträger be­ zeichnet wird, abgestützt ist.

Der Wagenkasten trägt den nicht näher dargestellten Wagenaufbau, d. h. den Waggon, so daß auf den Wagenkasten bei Kurvenfahrt erhebliche Seitenkräfte einwirken. Diese Seitenkräfte werden zum Teil durch Querlenker und Querdämp­ fungsanordnungen aufgenommen. Es ist jedoch auch erwünscht, die Feder-/Dämpfungsanordnung für die Abstützung des Wagen­ kastens zur Zentrierung des Wagenkastens heranzuziehen.

Zu diesem Zweck sind die Feder-/Dämpfungsanordnungen 24, 26 als Kolben-/Zylinderanordnungen mit darin ausgebildeten, abgefederten Strömungsmittelkammern ausgeführt, so daß der Wagenkasten über die Kolben-/Zylinderanordnungen pendelnd am Drehgestell 20 hängt. Die konkrete Ausgestaltung der Aufhän­ gung gemäß Fig. 1 wird weiter untern anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert. Zunächst soll unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 das Prinzip der Aufhängung im einzelnen be­ schrieben werden:

In Fig. 2 ist mit 28 der Wagenkasten bzw. der Rollkranzträ­ ger des Fahrgestells des Schienenfahrzeugs bezeichnet, und mit 20 das Drehgestell. 30 und 32 bezeichnen drehgestellfe­ ste Gelenkpunkte für die pendelnde Aufhängung des Wagenka­ stens. Im Gelenkpunkt 30 ist ein erster Federungszylinder 34 und im Gelenkpunkt 32 eine zweiter Federungszylinder 36 ge­ lenkig gelagert, wobei die Achse der Gelenke 30, 32 in Fahr­ zeug-Längsrichtung ausgerichtet sind. Es genügt, wenn auf jeder Seite des Fahrgestells jeweils eine Feder­ /Dämpfungsanordnung vorgesehen ist. Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, daß die Anzahl der Feder-/Dämpfungsanordnungen auf jeder Seite der Längs-Mitte­ lebene 22 variiert werde kann, wobei die einzelnen Feder­ /Dämpfungsanordnungen auf jeder Seite quer und/oder längs zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs gestaffelt werden können.

In den Federungszylindern 34, 36 ist jeweils ein Kolben 38 bzw. 40 gleitend verschiebbar aufgenommen, der mit dem Boden 42, 44 des Federungszylinders 34 bzw. 36 eine Zylinderkammer 46 bzw. 48 begrenzt, die mit Strömungsmittel, vorzugsweise Hydraulik-Strömungsmittel gefüllt ist und eine Anschlußöff­ nung 50 bzw. 52 für eine Strömungsmittelleitung 54 bzw. 56 hat, die zu einem Hydrospeicher 58 bzw. 60 führt. In der Strömungsmittelleitung ist jeweils eine vorzugsweise ver­ stellbare Dämpfungsdrossel 62 bzw. 64 eingebaut. Durch Ver­ änderung des Volumens der Zylinderkammern 46, 48, was entwe­ der durch Einspeisung von Strömungsmittel in die Strömungs­ mittelleitung 54, 56 oder durch Veränderung der Vorspannung des Hydrospeichers, d. h. durch Verkleinerung des Strömungs­ mittelvolumens im Hydrospeicher 58, 60 geschehen kann, kann die Lage des Kolbens 38, 40 im Federungszylinder 34, 36 ver­ ändert und damit - wie aus dem folgenden hervorgeht - eine Niveauregulierung des Wagenkastens bezüglich des Fahrge­ stells bewerkstelligt werden.

Der Kolben 38, 40 ist fächerförmig gestaltet und bildet bodenseitig eine Kugelkalotte 66, 68 aus, auf der sich formschlüssig ein Kugelkopf 70 bzw. 72 einer Kolbenstange 74 bzw. 76 abstützt, die starr mit dem Wagenkasten 28 verbunden ist.

Bei Beanspruchung des Wagenkastens in vertikaler Richtung drücken die Kolbenstangen 74, 76 über die fächerförmigen Kolben 38, 40 auf das in den Zylinderkammern 46, 48 aufge­ nommene Strömungsmittel, das dann durch die Dämpfungsdrosseln 62, 64 in den Hydrospeicher verdrängt wird, wodurch die Federungs- und Dämpfungsfunktion der Aufhängung erfüllt wer­ den.

Wenn auf den Wagenkasten Querbeschleunigungen einwirken, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wird die pendelnde Aufhängung gemäß Fig. 3 ausgelenkt. Fig. 3 zeigt den Zustand beim Durchfahren einer Rechtskurve für den Fall, daß das Zentrum der Kugelkalotte 66, 68 bzw. des Kugelkopfes 70, 72 um etwa 25 mm aus der zentrierten Mittelstellung heraus verschwenkt ist. Durch die Schwerkraft des Wagenkastens 28 in Verbindung mit der pen­ delnden Aufhängung erfolgt diese Auslenkung gegen eine mit Z bezeichnete Zentrierkraft, die mit zunehmendem Auslenkwinkel ALPHA ebenfalls zunimmt. Während der pendelnden Auslenkung der Federungszylinder kann die Kolben-/Zylinderanordnung nach wie vor die Federungs- und Dämpfungsfunktion erfüllen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Abstützungen eines Fahrzeug­ aufbaus auf dem Fahrgestell über eine Lenkeranordnung mit stehenden Drucklenkern, bei denen der Aufbau in der Mittel­ stellung in einer sog. labilen Gleichgewichtsstellung steht, befindet sich der Wagenkasten beim Erfindungsgegenstand durch die pendelnde Aufhängung in der Mittelstellung in ei­ nem stabilen Gleichgewichtszustand, wodurch der Feder­ /Dämpfungsanordnung in vorteilhafter Weise eine das Drehge­ stell stabilisierende Funktion übertragen werden kann.

Eine weitere Ausführungsform der Aufhängung ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. In diesem Fall ist der Wagenkasten 128 wiederum mit zwei Kolbenstangen 174, 176 fest verbunden. Die Kolbenstangen 174, 176 bilden bodenseitig einen Kugelkopf 170, 172 aus, der formschlüssig in eine Kugelkalotte 166, 168 des becherförmigen Kolbens 138 bzw. 140 eingreift. Ab­ weichend von der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist allerdings die pendelnde Aufhängung des Federungszylin­ ders 134 bzw. 136:

Der Federungszylinder 134, 136 hat oberseitig einen Radial­ bund 178, der auf der den Wagenkasten 128 abgewandten, d. h. dem Drehgestell 120 zugewandten Seite eine Stützoberfläche 180 ausbildet, die Teil einer Kugeloberfläche ist. Zur Stützfläche 180 ist eine komplementäre Gegen-Stützfläche 182 am oberen Stirnrand eines im wesentlichen zylindrischen Ständers 184 ausgebildet. Um die Gegen-Stützfläche 182 flä­ chenmäßig zu vergrößern, ist die Wandstärke des Ständers 184 zum oberen Rand hin etwas angehoben. Die Flächenpaarung 182, 180 bildet eine Kugelgelenk-Abstützung des Federungszylin­ ders 134 bzw. 136 am Drehgestell 120. Das Zentrum des Kugel­ gelenks ist mit 186 bezeichnet, so daß sich bei dieser Aus­ führungsform für die pendelnde Lagerung des Wagenkastens eine Pendellänge LP ergibt, die in verhältnismäßig weiten Grenzen und unabhängig von dem zur Verfügung stehenden Bau­ raum zwischen Drehgestell und Wagenkasten variiert werden kann. Dadurch kann gezielt Einfluß auf die Zentrierkraft ei­ nerseits und auf die an den Lagerungsflächen auftretenden Reibungskräfte genommen werden. Fig. 5 zeigt den Zustand der Aufhängung gemäß Fig. 4 beim Einwirken einer Seitenkraft FS. Dabei verschiebt sich der Wagenkasten gegen die Zentrier­ kraft der pendelnden Aufhängung gemäß Fig. 5 nach links, so daß die sphärischen Funktionsflächen 180, 182 gegeneinander so verschoben werden, daß die Achse 188 des Fe­ derungszylinders 134 bzw. 136 um den Winkel ALPHA ausgelenkt wird, jedoch nach wie vor durch das Drehzentrum 186 ver­ läuft. Aus Vereinfachungsgründen ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 der Anschluß der Zylinderkammern 146, 148 an einen Hydrospeicher, d. h. an eine Abfederungs­ einrichtung für das Fluidkissen im Zylinderraum 146 bzw. 148 nicht näher dargestellt. Es versteht sich jedoch von selbst, daß dieser Anschluß bei Bedarf vorgesehen ist.

Wie vorstehend bereits erläutert, ist die Pendellänge LP be­ stimmt durch den Abstand zwischen dem Drehpunkt 186 des Kugelgelenks 182, 180 und dem Zentrum 190 des Kugelkopfs 170 bzw. 172 an der Kolbenstange 174 bzw. 176. Die Ausführungs­ form nach Fig. 6 zeigt eine Variante der Aufhängung, mit der die Pendellänge LP im Bereich des Kugelgelenks zwischen Kol­ benstange und Kolben beeinflußbar ist.

Bei dieser Ausführungsform trägt der Wagenkasten 282 wie­ derum starr eine Kolbenstange 274, die an ihrem unteren Ende etwas verbreitert ist und eine konkave Stirnfläche 270 aus­ bildet, die Kugelkalottenform hat. Diese Kugelkalotte stützt sich an einem Kolbenboden 239 ab, der mit der Kolbenwand 241 fest verbunden ist und eine kugelkappenförmige, konvexe Stützfläche 243 ausbildet. Das Zentrum der die Stützfläche 243 beschreibenden Kugel liegt bei 245. Im übrigen unter­ scheidet sich die Aufhängung gemäß Fig. 6 nicht von derjeni­ gen nach den Fig. 2 und 3, so daß eine nähere Beschrei­ bung der übereinstimmenden Komponenten hier entfallen kann.

Es ist ersichtlich, daß das Maß LP, d. h. die wirksame Pen­ dellänge der Aufhängung als Abstand zwischen dem Gelenkmit­ telpunkt 232 des Federungszylinders 236 und dem Gelenkzen­ trum 245 der Abstützung der Kolbenstange 274 am Kolben 238 bzw. am Kolbenboden 239 im Vergleich zur Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 vergrößert werden kann, um Einfluß auf die Zentrier- und Reibungskräfte zu nehmen.

In den Fig. 7 bis 9 ist eine Variante des Pendelgelenks zwischen Wagenkasten und Drehgestell gezeigt. Der Wagenka­ sten ist mit 328 angedeutet und - über ein Gewinde - fest mit der Kolbenstange 274 verbunden. Bodenseitig ist die Kol­ benstange 374 ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ausgebildet, d. h. sie hat einen Kalottenabschnitt 370, der bodenseitig eine konkave, sphärisch oder zylindrisch ausgebildete Stützfläche 371 ausbildet, die sich flächig an einer komplementär ausgebildeten, konvexen Stützoberfläche, beispielsweise einer Kugelkappenoberfläche 343 des Kolbenbo­ dens 339 abstützt. Auf der Rückseite der konkaven Stützflä­ che 371 ist noch eine Führungsfläche 373 ausgebildete die formschlüssig in einem Spalt 375 zwischen der Kolbenwand 341 und dem Kolbenboden 339 aufgenommen ist. In weiterer Abwei­ chung von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die pendelnde Abstützung des Federungszylinders 336 durch eine Kardangelenk, welches nachfolgend näher beschrieben werden soll:

Ein mit 384 bezeichneter Ständer ist fest mit dem Drehge­ stell verbunden und sein oberseitiges Ende hat zwei diame­ tral gegenüberliegende, axiale Vorsprünge 390, die jeweils eine halbzylinderförmige Vertiefung 391 aufweisen, die eine erste Gelenkfläche bilden. Das Zentrum des Gelenkflächenzy­ linders ist mit 392 bezeichnet. Mit der Vertiefung 391 wirkt formschlüssig ein konvexer, nach unten gerichteter Axialvor­ sprung 394 eines Kardan-Zwischenrings 396 zusammen, der in den Fig. 7 und 8 enger schraffiert dargestellt ist. Die Vorsprünge 394 bilden eine halbzylinderförmige Stützfläche aus, wobei die gemeinsame Achse dieser diametral gegenüber­ liegenden Halbzylinder-Stützflächen mit der Achse 392 zusam­ menfallen. Der Kardan-Zwischenring 396 ist somit um die Achse 392 bezüglich des Ständers 384 verschwenkbar.

Um 90° zur Achse 392 verdreht bildet der Kardan-Zwischenring 396 zwei halbzylindrische, konkave Vertiefungen 398 aus, wo­ bei die Achse dieser zylinderförmigen Gelenkflächen mit 399 bezeichnet ist. In diese Vertiefungen 398 formschlüssig eingehängt sind Radialfortsätze 378 am oberen Rand des Federungszylinders 336. Somit ist der Federungszylinder 336 bezüglich des Kardan-Zwischenrings 396 um die Achse 399 schwenkbar, die auf der von der Schwenkachse 392 und der Mittelachse 397 der Kolbenstange auf gespannten Ebene senk­ recht steht. Bei Einwirkung einer Seitenkraft auf den Wagen­ kasten 328, kann der Federungszylinder 336 - wie auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen - bedingt durch das Kardangelenk auspendeln. Der Vorzug dieser Ausfüh­ rungsform liegt insbesondere darin, daß ein kleiner Pendel­ abstand erzielbar ist und die Reibkräfte im Gelenk leichter beherrschbar werden.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele haben gemein­ sam, daß die Achsen der Kolben-/Zylinderanordnungen in der zentrierten Mittelstellung parallel zueinander verlaufen und daß die Gelenke jeweils von Kugelgelenken gebildet sind. Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, daß die Kugelgelenke auch durch ebene Gelenke, d. h. durch Drehgelenke mit nur einem Freiheitsgrad ersetzt werden kön­ nen. Bevorzugterweise liegen die Achsen der ebenen Gelenke in Fahrzeuglängsrichtung. Diese Gelenkachsen können jedoch bei Bedarf auch zur Fahrzeuglängsrichtung leicht angestellt sein, wobei dann im Bereich der Gelenke regelmäßig elasti­ sche Ausgleichskörper vorgesehen sind.

In Fig. 10 ist eine weitere Variante der Aufhängung schema­ tisch angedeutet. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und den zuvor beschriebenen Ausführungsbei­ spielen besteht darin, daß die Achsen der pendelnd aufge­ hängten Kolben-/Zylinderanordnungen, die symmetrisch zur Längs-Mittelebene 422 angeordnet sind, aufeinander zu ge­ neigt, d. h. gegeneinander angestellt sind. Der Neigungswin­ kel zwischen den Achsen 488 der Kolben-/Zylinderanordnungen 424 bzw. 426 und der Längs-Mittelebene 422 ist mit BETA be­ zeichnet. Im weiteren Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Kolben-/Zylinderanordnungen 424, 426 jeweils über ebene Gelenke, d. h. reine Drehgelenke 430, 431 am Wagenkasten 428 bzw. am Drehgestell 420 ange­ lenkt. Die Kolbenstangen 474, 476 sind mit dem Kolben 438, 440 fest verbunden und bei 431 am Drehgestell 420 angelenkt. Die Anlenkung des Dämpfungszylinders 434 bzw. 436 erfolgt am Wagenkasten 428 im Gelenk 430, das um das Maß DELTA H bezüg­ lich des Gelenks 431 nach unten versetzt ist. Die abgefe­ derte Strömungsmittelkammer ist bei der Ausführungsform nach Fig. 10 mit 446 bzw. 448 bezeichnet. Auch in diesem Fall ist diese Strömungsmittelkammer durch eine nicht näher darge­ stellte, zu einem Hydrospeicher führende Strömungs­ mittelleitung, in der bevorzugterweise eine Dämpfungsdrossel eingegliedert ist, abgefedert.

Wenn bei der Ausgestaltung nach Fig. 10 eine Seitenkraft FS auf den Wagenkasten 428 einwirkt, pendelt letzterer bezüg­ lich des Fahrgestells 420 nach links aus, wobei sich durch die Lenkergeometrie, d. h. durch das Viergelenkgetriebe mit dem Drehgestell als Basis, den beiden Kolben­ /Zylinderanordnungen 434, 436 als Kurbel bzw. Schwinge und dem Wagenkasten 428 als Koppel, letzterer auf der gemäß Fig. 10 rechten Seite nach unten neigt. Damit wird der Effekt er­ zielt, daß sich bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs und bei dann auftretenden Radialbeschleunigungen der Wagenkasten in Richtung Kurvenmittelpunkt neigt.

Ferner wird durch die Schrägstellung der Achsen 488 eine Zentrierwirkung quasi "mit Vorspannung" erreicht. Dies soll anhand der Fig. 11 erläutert werden. Mit dicker ausgezogener Linie ist der Verlauf der Zentrierkraft Z in Abhängigkeit von der seitlichen Auslenkung des Wagenkastens relativ zum Drehgestell angedeutet, wenn die Achsen der Zylinderanord­ nungen in der zentrierten Mittelstellung parallel zueinander liegen. Die dicke strichpunktierte Linie gibt die Verhält­ nisse wieder, wenn die Achsen 488 unter einem Winkel BETA geneigt sind. Je größer der Winkel BETA ist, desto höher ist die Zentrier-Vorspannung, d. h. die anfängliche Zentrier­ kraft bei Auslenkung Null.

In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform der Aufhängung gezeigt. Auch bei dieser Variante sind wiederum diejenigen Komponenten, die den Bauteilen der zuvor beschriebenen Aus­ führungsformen entsprechen bzw. mit diesen vergleichbar sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, denen allerdings eine "10" vorangestellt ist. Die Ausführungsform nach Fig. 12 ist derjenigen gemäß Fig. 4 und 5 ähnlich, mit der Be­ sonderheit, daß das Gelenk für die Lagerung des Federungszy­ linders 1036 räumlich aufgeteilt ist. Im einzelnen sind zwei Gelenkflächenpaarungen 1080, 1082 und 1080A, 1082A vorgese­ hen, die auf unterschiedlichen Radien R1 und R2 zum gemein­ samen, geometrischen Gelenkmittelpunkt MG liegen. Die Ge­ lenkfläche 1080 ist - wie auch im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 - an einem stirnseitigen Radialflansch des Federungszylinders 1036 ausgebildet, während die Gelenk­ fläche 1080A am Zylinderboden und im Bereich einer dortigen Radialschulter 1080B ausgebildet wird. Komplementär dazu ist die Gegenfläche 1082A von einer Erhebung am Drehgestell 1020 gebildet.

Das Gelenk ist wiederum entweder als Kugelgelenk oder als ebenes Gelenk ausgebildet, wobei in letzterem Fall die Ge­ lenkflächen 1080, 1082, 1080A und 1082A Zylinderflächen dar­ stellen.

Zur Verminderung der Reibung an den Gelenkflächen ist es von Vorteil, eine hydrostatische Entlastung oder Teilentlastung vorzusehen oder Wälzkörper zwischen den Gleitflächen bzw. Gelenkflächen vorzusehen.

Fig. 13 zeigt eine derartige Ausführungsform, wobei hier wiederum diejenigen Komponenten, die den Bauteilen der zu­ vor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen bzw. mit diesen vergleichbar sind, mit gleichen Bezugszeichen verse­ hen sind, denen allerdings eine "11" vorangestellt ist. Hierbei ist der Federungszylinder 1136 bodenseitig verbrei­ tert und bildet die sphärische oder zylindrische Gelenkflä­ che 1180 aus, der eine komplementär gestaltete Gelenkfläche 1182 an einem Lagerschuh 1181 gegenüberliegt, der im Drehge­ stell 1120 festgelegt ist. Zwischen den Gelenkflächen 1180 und 1182 sind Wälzkörper, wie z. B. Kugeln oder Zylinderkör­ per angeordnet, die in einer unterseitigen Ausnehmung des Federungszylinders 1136 gefangen sind. In Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach Fig. 2 nimmt der Kolben 1140 mit einer sphärischen oder zylindrischen Ausnehmung 1168 eine Kolbenstange 1176 mit einem Gelenkkopf 1172 auf. Die Kolbenstange 1176 stützt sich an einer Stützplatte 1128A des Wagenkastens 1128 flächig ab.

Fig. 13A zeigt die Anordnung im halb ausgefahrenen Zustand, d. h. mit einem mittelgroßen Volumen der Zylinderkammer 1148 und in der zentrierten Mittelstellung des Pendels 1136, 1176. Fig. 13B gibt den Zustand in der Auslenkphase wieder, wenn eine Seitenkraft auf den Wagenkasten 1128 einwirkt. Mit strichpunktierten Linien ist die Bewegungsfreiheit der Kol­ benstange 1176 im Federungszylinder 1136 angedeutet, wenn der Kolben 1140 vollständig eingefahren ist. Fig. 13C ver­ deutlicht die Verhältnisse im halb ausgefahrenen Zustand des Kolbens und Fig. 13D im vollständig ausgefahrenen Zustand, d. h. bei maximalem Volumen der Zylinderkammer 1148.

Selbstverständlich sind Abweichungen von der zuvor beschriebenen Ausgestaltung möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können die verschiedenen Ku­ gelgelenke durchwegs auch durch ebene Gelenke ersetzt wer­ den. Auch sind Variationen hinsichtlich Anzahl und Lage der Feder-/Dämpfungsanordnungen möglich, und zwar auf jeder Seite in Längsrichtung und in Querrichtung des Fahrzeugs versetzt. Auch ist es selbstverständlich möglich, die Anord­ nung der Anlenkung bei der Ausgestaltung nach Fig. 10 umzu­ kehren und den Federungszylinder gelenkig am Drehgestell festzulegen. Die Erfindung ist auch nicht auf das Anwen­ dungsgebiet von schienengebundenen Fahrzeugen beschränkt.

Die Erfindung schafft somit eine Aufhängung für einen Wagenkasten an einem Fahrgestell, insbesondere an einem Drehgestell eines schienengebundenen Fahrzeugs, wobei zwi­ schen Wagenkasten und Drehgestell symmetrisch zu einer Längs-Mittelebene des Drehgestells eine Feder­ /Dämpfungsanordnung vorgesehen ist. Um die Feder­ /Dämpfungsanordnung baulich zu vereinfachen und dieser gleichzeitig eine den Wagenkasten stabilisierende Funktion übertragen zu können, wird der Wagenkasten pendelnd über Kolben-/Zylinderanordnungen mit einer darin ausgebildeten, abgefederten Strömungsmittelkammer am Drehgestell hängend angeordnet.

Claims (25)

1. Aufhängung für einen Wagenkasten an einem Fahrgestell, insbesondere an einem Drehgestell eines schienengebun­ denen Fahrzeugs, mit einer zwischen Wagenkasten und Drehgestell symmetrisch zu einer Längs-Mittelebene des Drehgestells angeordneten Feder-/Dämpfungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagenkasten (28; 128; 228; 328; 428; 1028; 1128) pendelnd über Kolben­ /Zylinderanordnungen (34 bis 40; 134 bis 140; 236, 238, 239; 336, 341, 339; 434, 436; 1036; 1136) mit einer darin ausgebildeten, abgefederten Strömungsmittelkammer (46, 48; 146, 148; 248; 348; 446, 448; 1048; 1148) am Drehgestell (20; 120; 420; 1020; 1120) hängend angeord­ net ist.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-/Dämpfungsanordnung auf jeder Seite zumindest einen Federungszylinder (34, 36; 134, 136; 236, 239; 336, 339; 434, 436; 1036; 1136) aufweist, der pendelar­ tig mit zumindest einem Schwenk-Freiheitsgrad in einer zur Fahrtrichtung angestellten Schwenkebene entweder am Fahrgestell (20; 120; 420; 1020; 1120) oder am Wagenka­ sten (28; 128; 228; 328; 428; 1028; 1128) gelagert ist und einen über ein Strömungsmittel abgestützten Kolben (38, 40; 138, 140; 238 bis 241; 336, 339, 341; 438, 440; 1040; 1140) aufnimmt, welcher seinerseits unter Zwischenschaltung einer Kolbenstange (74, 76; 174, 176; 274; 374; 474, 476; 1076; 1176) über ein zumindest in der Schwenkebene wirksames Gelenk (66, 70, 68, 72; 166, 170, 168, 172; 243, 270; 343, 371; 431; 1068, 1072; 1168, 1172) mit dem Wagenkasten bzw. dem Fahrgestell in einer Kraftkette steht.

3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungszylinder (34, 36; 134, 136; 236, 239; 336, 339; 1036; 1136) am Fahrgestell pendelnd aufgehängt ist und der Kolben (38, 40; 138, 140; 238 bis 241; 336, 339, 341; 1040; 1140) eine Gelenkfläche (66, 68; 166, 168; 243; 343; 1068; 1168) zur zwängungsfreien Abstüt­ zung der vorzugsweise starr am Wagenkasten befestigten Kolbenstange (74, 76 174, 176, 274; 374; 1074; 1174) ausbildet.

4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkfläche (66, 68; 166, 168; 243; 343) sphärisch ausgebildet ist und in Flächenkontakt mit der Kolben­ stange steht.

5. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Gelenkfläche von einem Abschnitt einer Zylindermantelfläche gebildet ist und in Flächenkontakt mit der Kolbenstange steht.

6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkfläche (66, 68; 166, 168; 1068; 1168) am Kolben konkav ausgebildet ist.

7. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkfläche (243; 343) am Kol­ ben konvex ausgebildet ist.

8. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelnde Abstützung des Fede­ rungszylinders (134, 136; 336, 339; 1036; 1136) am Fahrgestell über eine Kugelgelenkanordnung erfolgt.

9. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelnde Abstützung des Fede­ rungszylinders (34, 36; 236) über eine Gelenkanordnung (30, 32; 232) mit nur einem rotatorischen Freiheitsgrad erfolgt.

10. Aufhängung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drehgestell (120) zur pendelnden Abstüt­ zung des Federungszylinders (134, 136) einen hohlen Ständer (184) trägt, dessen oberer Stirnrand eine erste Gelenkfläche (182) ausbildet, mit der die komplementär ausgebildete zweite Gelenkfläche (180) eines randseiti­ gen Bundes (178) des Federungszylinders in Stützkontakt steht.

11. Aufhängung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die pendelnde Abstützung des Federungszylin­ ders (1036; 1136) unter Zuhilfenahme einer Gelenkflä­ chenpaarung (1080A, 1082A; 1180, 1182) erfolgt, in die der Boden des Federungszylinders (1036; 1136) einbezo­ gen ist.

12. Aufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgestell (1020) zur pendelnden Abstützung des Federungszylinders (1036) zwei zylindrische oder sphärische Gelenkflächen (1082, 1082A) ausbildet, die einen gemeinsamen geometrischen Mittelpunkt (MG) haben und von denen die eine (1082) mit einer komplementär ausgebildeten Gelenkfläche (1080) eines randseitigen Bundes (1078) und die andere (1082A) mit einer komple­ mentär ausgebildeten Gelenkfläche (1080A) im Bereich des Bodens oder des Mantels des Federungszylinders (1036) in Stützkontakt steht.

13. Aufhängung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem randseitigen Bund (1078) des Federungs­ zylinders (1036) zusammenwirkende Gelenkfläche (1082) von der Längs-Mittelebene () weiter entfernt ist als die andere Gelenkfläche (1082A).

14. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelnde Abstützung des Fede­ rungszylinders (336) am Fahrgestell über ein Kardange­ lenk (392, 399) erfolgt.

15. Aufhängung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgestell zur pendelnden Abstützung des Fede­ rungszylinders (336) einen hohlen Ständer (384) trägt, der mit seinem oberen Stirnrand zwei diametral gegen­ überliegende, zylindrische Lagerflächen (391) für einen Kardan-Zwischenring (396) ausbildet, in welchen über eine weitere Zylinderflächenpaarung (398, 395), deren Achse (399) um 90° zur Achse (392) der zylindrischen Lagerflächen (391) verdreht ist, ein Radialfortsatz (378) des Federungszylinders (336) gelenkig eingehängt ist.

16. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungszylinder (434, 436) gelenkig am Wagenka­ sten (428) befestigt ist, während die Kolbenstange (474, 476) auf einem höheren Niveau (DELTA H) am Fahr­ gestell (420) angelenkt ist.

17. Aufhängung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (430, 431) eben sind.

18. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (188) der auf verschie­ denen Seiten liegenden Kolben-/Zylinderanordnungen in der stabilen Mittellage zueinander parallel sind.

19. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (488) der auf verschie­ denen Seiten liegenden Kolben-/Zylinderanordnungen (424, 426) in der stabilen Mittellage aufeinander zu geneigt sind (Winkel BETA).

20. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelkammer (46, 48) zur Niveauregulierung des Wagenkastens (28) volumenver­ änderbar ist.

21. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelkammer (46, 48) mit einem Federspeicherraum (60) in Verbindung steht.

22. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (54, 56) der Strömungsmittelkammer (46, 48) eine Dämpfungsdrossel (62) eingebaut ist.

23. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel von Hydraulik­ flüssigkeit gebildet ist.

24. Aufhängung nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkebenen der auf beiden Seiten symmetrisch zueinander angeordneten Kolben­ /Zylinderanordnungen (24, 26; 124, 126; 224, 226; 424, 426) zusammenfallen.

25. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gelenkflächen (1180, 1182) Wälzkörper und/oder eine hydrostatische Entla­ stung oder Teilentlastung der Gelenkflächen vorgesehen sind.