DE670151C - Abfederung gegen seitliche Ausschlaege an Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Gegenüber seitwärts zur Gleisrichtung gerichteten Kräften und Bewegungen, die aus Seitenstößen im geraden und gekrümmten Gleis und von den Bewegungen der Radsätze infolge der Form der Radreifen herrühren, sieht man an Schienenfahrzeugen oft eine besondere Seitenfederung vor. Diese sind mit Federn oder " Pendeln ausgebildet und besitzen im allgemeinen Rückstellkräfte, die dem Maß der seitliehen Bewegung der abgefederten Masse verhältnisgleich sind. Es ist weiter bekannt, zur Abdämpfung und Aufzehrung der Kraftimpulse zwischen dem Wiegenquerträger eines Drehgestells und dem Wagenkasten neben reibungsfreien Federn stoßdämpfende Mittel, wie Reibflächen, die unter einem durch Federn regelbaren Druck aufeinandergleiten, anzuordnen. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die zum Auslenken erforderliche Kraft immer abhängig ist von diesem Reibwiderstand, was insofern ungünstig ist, als sich hierdurch Schüttelschwingungen einstellen. Bei dieser Wiegenlagerung wird der Wagenkasten durch besondere, lotrecht angeordnete Schraubenfedern getragen, die an einem Ende auf Gleitstücken gelagert sind, um auf diese Weise dem Seitenausschlag des Wiegebalkens Rechnung zu tragen.

Ferner ist der Vorschlag gemacht worden, den Wiegebalken nur auf reibungsfreien. Federn zu lagern und diese Federn einseitig mittels eines Reibgelenks am Drehgestellrahmen oder am Wiegenquerträger anzulenken. Der mit dieser Ausführung zu erwartende Wagenlauf genügt jedoch noch nicht allen Anforderungen, da infolge der gleichmäßig ansteigenden Federkennlinie die Widerstände der Feder stets vcrhältnisgleich zum Federweg sind. Stärkeren Kräften wird daher durch die reine Wiegenfederung kein genügender Widerstand geboten, so daß zusätzliche, stets hart arbeitende Anschläge in Form· von Reibungspuffern notwendig sind, um Sicherheit gegen Überschreiten der Ausschlaggrenze zu haben.

Demgegenüber strebt die Erfindung eine Abfederung gegen seitliche Ausschläge bei Schienenfahrzeugen an, die bei kleinen Ausschlägen aus der Mittellage nur verhältnismäßig geringe Rückstellkräfte, "bei größeren und größten Ausschlägen mit der gleichen Federgruppe eine Steigerung der Rückstellkräfte ergibt. Die Kennlinie einer derartigen Federung muß so verlaufen, daß der Federwiderstand und damit die Rückstellkraft stärker anwachsen als die Seitenausschläge, das sind die Federwege in Horizontalrichtung. Gemäß der Erfindung wird eine Abfederung gegen seitliche Ausschläge an Schienenfahrzeugen mit den erwähnten Eigenschaften bei zwischen den Radachsen und dem Fahrzeugrahmen lotrecht angeordneten Schraubenfedern dadurch erreicht, daß der Federteller eines Federendes in Seitenrichtung gelenkig gegenüber dem Widerlagerkörper angeordnet, aber in der freien Gelenkbewegung gehemmt ist. Um schnelleres Ansteigen des Widerstandes der Schraubenfeder im Verhältnis zum Seitenausschlag zu erreichen, wird ein Anschlag vorgesehen, der die Gelenkbewegung des Federtellers starr begrenzt oder ihr einen steigenden Widerstand entgegensetzt. Zu letzterem Zweck ist der Anschlag selbst als Feder

ausgebildet. Hierzu kann eine reibuiigs freie Feder oder auch eine Reibungsfeder dienen Die einseitig gelenkige Lagerung der Schraubenfedern kann dadurch erreicht werden, sditß der Teller eines Federendes mittels igit Schneide seitengelenkig gestaltet ist undTzwischen ihm und dem Widerlagerkörper ein die Schneide umgebender Gummiring vorgesehen ist. Unter Umständen kann die Schneidenlagerung ganz zum Fortfall kommen, so daß zur Herbeiführung" der Seitengelenkigkeit in Verbindung mit dem Anschlag ein Gummikörper dient.

Eine weitere Möglichkeit, den gewünschten Verlauf der Seitenfederung zu erreichen, besteht darin, daß man an der Seite der gelenkigen Lagerung der Schraubenfedern den Federteller als Abwälzkörper ausbildet und diesen in einer ortsfesten Pfanne lagert, wodurch der Abstützpunkt an diesem Federende wandert. Gegebenenfalls kann bei der Anwendung des Abwälzkörpers in diese seitengelenkige Lagerung eine Gummieinlage vorgesehen werden. Es ist allerdings notwendig, bei dieser Ausführung die mit dem Äbwälzkörper ausgerüstete Schraubenfeder durch das Fahrzeuggewicht zu belasten oder die Feder vorzuspannen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird man überhaupt allgemein die Schraubenfedern nicht nur für die Seitenfederung anordnen, sondern sie gleichzeitig zum Tragen des Wagenkastens mitbenutzen.

An Hand der Zeichnung werden der Erfindungsgedanke, die zur Lösung führenden Wege sowie die Mittel der Lösung beschrieben.

Die in den Abb. 1 und den weiteren Abbildungen dargestellte Feder / ist eine zylindrische Schraubenfeder, die zwischen dem Wagenuntergestell u und dem Wagenkasten m oder bei Drehgestellfahrzeugen, für welche die Erfindung in erster Linie in Betracht kommt, zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wiegenquerträger oder auch dem Wa-. genkasten selbst eingebaut ist. Eine vertikale Belastung P kann, aber braucht bei den ersten Beispielen nicht vorhanden zu sein. Die Feder / ist in Abb. 1 an ihrem oberen Ende mit dem Federteller t in Seitenrichtung gelenkig gelagert. Wird eine derartig einseitig gelenkig gelagerte Schraubenfeder F seitlich gerichteten Kräften ausgesetzt und dabei eine Seitenverschiebung beispielsweise um das Maß s bewirkt, so ergibt sich eine horizontal wirkende Rückstellkraft R, die den Wagenkasten in in die Ruhelage zurückbringt. Die Größe der Rückstellkraft/? ist abhängig von der Seitenverschiebung s.

In dem in Abb. 3 dargestellten Kraftwegdiagramm stellt die Federkennlinie O—.—A das Verhältnis der Seitenverschiebung s zur Rückstellkraft/? für eine Feder/" nach Abb. 1 dar. Diese Federkennlinie 0—-.—A verläuft verhältnisgleich zum Ausschlags und zur Rückstell-"kraft/?; sie ist eine schwach ansteigende Ge-■·" fide. Bei dieser einseitig gelenkig gelagerten Feder F bildet bei einer Seiteuverschiebungs die Mittellinie λ; der Feder/⁷ eine einseitig gekrümmte Kurve je'.

Die in Abb. 2 dargestellte Feder/ ist beiderseits fest gelagert. Auch hier ist bei Seitenverschiebungen s das Kraftwegdiagramm eine Gerade O-.-A' (Abb. 3). Die Rückstellkraft R ist entsprechend der großen Neigung der Geraden O-.-A', also bei beiderseits fest eingespannten Federn, weitaus größer als bei einseitig gelenkig gelagerten Federn /. Die Federmittellinie x' ist eine Kurve mit einem Wendepunkt W, der bei einer zylindrischen Schraubenfeder in der Mitte zwischen den beiden Einspannungsebenen der Federenden liegt.

Gemäß Abb. 4 ist die Feder/-wie in Abb. 1 mit ihrem oberen Federteller t seitlich gelenkig gelagert, so daß sich bei einsetzender Seitenverschiebung s der Federteller i in seiner Schneidenlagerung bewegt. Diese Gelenkbewegung ist so lange möglich, bis die Seitenverschiebung S₁ erreicht ist, bei der der Federteller t um den Winkel α geschwenkt ist und nunmehr an einem Anschlag A, der am Wagenkasten m befestigt ist, anliegt. Ein weiteres Schwenken des Federtellers t ist nicht möglich, so daß sich auf diese Weise ein zuerst allmähliches und nach Anlage an dem Anschlag A bei weiterer Seitenverschiebung ein steileres Ansteigen der Federkennlinie, etwa entsprechend dem· Linienzuge O—.—B in Abb. 3, ergibt. Die Federmittellinie x' ist daher bei einer Seitenverschiebung S₁ einseitig, aber sonst gleichmäßig gekrümmt.

In Abb. 5 ist die Seitenverschiebung der Feder / über das Maß S₁ hinaus um den Weg A₁S weitergetrieben, während die Verdrehung α des Federtellers t zum¹ Stillstand gekommen ist. Hierbei hat sich in der Mittellinie x' der Feder/ ein WendepunktW ausgebildet, der um- so mehr zur Mitte zwischen den beiden Auflagerebenen hinstrebt, je größer das Verhältnis /\s:s_t ist. Mit der Verlagerung des Wendepunktes W in der Federmittellinie x' nach der Mitte zu wachsen die Rückstellkräfte R der Feder.

Der genaue Verlauf der Federkennlinie O—.—B hängt ferner ab von der Ausbildung des Anschlages A. Ersetzt man den in den Abb. 4 und S dargestellten starren Anschlag A durch ein elastisches Glied, beispielsweise, durch eine seitlich angebrachte kleine Schraubenfeder/, wie in Abb. 6 dargestellt, so werden die Rückstellkräfte/? in dem Maße verstärkt ansteigen, wie durch die Einwirkung

dieser Feder / die Verdrehung α des Feder-

. tellers t behindert wird. Hierbei kann das elastische Glied/ vom Beginn der Seitenverschiebung s an wirken oder auch erst nach Zurücklegung eines bestimmten Weges S₁ zur Wirkung kommen.

Im Fahrzeugbau ist es erwünscht, daß· die Rückstellkräfte R der Feder F bei der Auslenkung aus der Ruhelage in gewissem ίο Grade größer als bei dem Rückgang zur Ruhelage hin sind, mit dem Zweck, die Beschleunigungen seitlicher Bewegungen zu vermindern und Schwingungen zu dämpfen. In Verbindung mit dem Erfindungsgedarikeii läßt sich eine Verminderung der Rückstellkräfte dadurch erreichen, daß man das die Verdrehung α des Federtellers t behindernde elastische Glied mit einer Dämpfung oder Reibung versieht, beispielsweise die Feder/ als Ringfeder oder den Anschlag als Gummipolster d ausbildet, wie in Abb. 8 dargestellt. In diesem Falle verringert die Wirkungsweise des Gummipolsters d ■ die Rückstellkräfte R beim· Rückweg gegenüber den Kräften, die beim Ausschlag aus der Mittelstellung wirken. Der ungefähre Verlauf der Rückstellkräfte/? ergibt sich aus der in Abb. 7 eingetragenen Federkennlinie O—.—B—.—O. Durch die Verformung des Gummiblocks d ergeben sich innere Reibungen im· Gummi und äußere Reibungen auf den Lagerungsflächen, wodurch Kraftverzehr bewirkt wird.

Eine andere Möglichkeit, ein zusätzliches Moment auf den gelenkig gelagerten Federteller t derart auszuüben, daß die Rückstellkraft R ungleich schneller ansteigt, als der Seitenausschlags anwächst, besteht, wie in Abb. 9 dargestellt, bei gleichzeitig vorhandener senkrechter Belastung/³ oder einer sie ersetzenden Federvorspannung darin, daß der Federtelle t mit einer ortsfesten Abwälzfläche/i verbunden ist. Die Einflußlinie der Kraft/³ auf die Feder/⁷ verschiebt sich hierbei nicht im gleichen Maße wie der seitliche AusschlagS₁ der Massem, sondern, je nach der Ausbildung der Abwälzfläche k und ihrer Gegenfläche, mehr oder weniger. Auf den Federteller t werden also Momente ausgeübt, die im Sinne einer zunehmenden Erhärtung der Feder/⁷ bei seitlichen Ausschlägens wirken. Auch hierbei ist noch eine Zwischenschaltung elastischer Glieder, wie an Hand der Abb. 6 und 8 beschrieben, mit gleicher Beeinflussung wie dort möglich. Aus Abb¹. 9 ist an Hand der Federmittellinie x! erkennbar, daß auch in diesem· Falle die Mittellinie x' einen Wendepunkt W erhält, der sich mit der Vergrößerung des Ausschlages S₁-J-As zur Federmitte bewegt. Die Abwälzfläche k kann auch ideell dadurch erzeugt werden, daß bei- 6c spielsweise ein der Abb. 8 ähnliches Gummipolster d ohne die eingezeichnete Schneidenlagerung des Federtellers t benutzt wird. Durch das verschiedene Verhalten des Gummis d gegenüber den Zug- und Druckbeanspruchungen wird sich die Schwenkachse des Federtellers t ähnlich wie bei der Abwälz-"flächeÄ in Abb. 9 verschieben, und hierbei wird sich ein auf die Feder F wirkendes Moment ergeben, das einen Verlauf der Federkennlinie entsprechend O—.—B in Abb. 3 bewirkt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Abfederung gegen seitliche Ausschläge an Schienenfahrzeugen mittels zwischen den Radachsen und dem Fahrzeugrahmen lotrecht angeordneten Schraubenfedern, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (i) eines Federendes in Seitenrichtung gelenkig gegenüber dem· Widerlagerkörper (m) angeordnet, aber in der freien Gelerikbewegung gehemmt ist, so daß der Widerstand (R) der Federanordnung gegen seitliche Ausschläge (S) schneller anwächst als diese selbst.

2. Abfederung gegen seitliche Ausschläge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkbewegung der Fe- go derteller (t) durch einen starren Anschlag

* (A) begrenzt ist (Abb. 4 und 5).

3. Abfederung gegen seitliche Ausschläge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkbewegung der Federteller (t) durch einen elastischen Anschlag, Feder (/), Gummikörper (d) o. dgl. gehemmt ist (Abb. 6 und 8).

4. Abfederung gegen seitliche Ausschläge nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ι oo zeichnet, daß der Anschlag (d) kraftverzehrend wirkt.

5. Abfederung gegen seitliche Ausschläge nach den Ansprüchen 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder- log teller (t) eines Federendes mittels einer Schneide seitengelenkig ist und zwischen ihm (1) und dem Widerlagerkörper (m) ein die Schneide umgebender Gummiring (d) vorgesehen ist (Abb. 8).

6. Abfederung gegen seitliche Ausschläge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gelenkig gelagerte Federteller (t) als ein in einer ortsfesten Pfanne gelagerter Abwälzkörper (Ji) ausgebildet ist (Abb. 9).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen