SPRING SUSPENSION FOR INDEPENDENT WHEELS OF RAIL VEHICLES

Abstract: 1. Spring suspension for individually sprung independent wheels (1) of rail vehicles wherein at least two spring elements mounted in series in relation to each other (3, 5) are allocated to each independent wheel, the first spring element (3) being arranged between a wheel bearing (2) of the independent wheel (1) and a vertically moveable seismic mass (4) and the second spring element (5) being arranged between the seismic mass (4) and a vehicle frame, possibly the vehicle body (6) such that the second spring element (5) is relieved from instantaneous shock loads of the independent wheel (1) (Fig. 2).

Description: Federung für Fahrzeugräder Die Erfindung bezieht sich auf eine Federung für Fahrzeugräder, insbesondere für einzeln abgefederte Räder, insbesondere Losräder von Schienenfahrzeugen, mit zumindest zwei zueinander in Serie oder parallel angeordneten Federelementen. Derartige Federungen sind sowohl für zwei- bzw. dreiachsige Fahrzeuge wie für Drehgestellfahrzeuge mit ein- oder mehrachsigen Drehgestellen bekannt. Bei diesen bekannten Federungen können die einzelnen Federelemente zwar zueinander unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise kann eines der Federelemente eine Schraubenfeder, das andere dagegen eine Luftfeder sein (DE-PS 1 146 519), doch werden bei jedem Ein- bzw. Ausfederungsvorgang stets beide Federelemente während des ganzen Federungsvorganges in zueinander gleichartiger Weise beansprucht. Bei diesen Federungen ist im allgemeinen ein Kompromiss dahingehend zu schliessen, dass einerseits die Federung ausreichend weich und die Fahrt mit dem Fahrzeug damit ausreichend komfortabel, andererseits aber auch derart hart ist, dass bei Stossbeanspruchungen der Fahrzeugräder diese nicht bis zu einem Notanschlag durchfedern, sondern die Einfederungen rechtzeitig vor dem Wirksamwerden des Notanschlages abgefangen werden. Die Federungen werden hierzu oftmals progressiv ausgelegt, derart, dass sie beim Einfedern zum Einfeserhub überproportional anachsende Rückstellkräfte erzeugen. Bei beladenem Fahrzeug ergeben sich hierdurch jedoch insgesamt harte Abfederungen. Fahrzeuge mit Einzel- bzw. Losrädern weisen gegenüber Drehgestellfahrzeugen den Nachteil auf, dass Stossbelastungen der Fahrzeugräder in stärkerem Mass auf das Fahrzeug übertragen werden, weil die Radauslenkungen sowohl hinsichtlich ihrer Hubhöhe wie ihrer Hubgeschwindigkeit nicht wie bei den Drehgestellfahrzeugen übersetzt werden. Auch diesen Mangel könnte eine sehr weiche Federung wenigstens mildern, doch bestünde auch hierbei die bereits erwähnte Gefahr unzulässig grosser Einfederungshübe. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Federung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass sie auch bei Fahrzeugen mit Einzel- bzw. Losrädern ohne Gefahr unzulässig grosser Hübe Stossbelastungen auf die Fahrzeugräder gut aufzunehmen und abzufedern vermag. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass wenigstens eines, aber nicht alle der Federelemente von kurzzeitigen Stossbelastungen des Rades entlastet angeordnet ist. Die nach der weiteren Erfindung vorteilhaften Ausbildungsund Ausführungsmöglichkeiten für die Federung können den Unteransprüchen entnommen werden. In den Zeichnungen sind die Funktion und der schematische Aufbau von nach der Erfindung ausgebildeten Federungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 Federungskennlinien, Figur 2 und 3 zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer gleichartigen Federungs Grundanordnung, Figur 4 bis 6 eine Ausführungsform einer zweiten Federungs-Grundanordnung in drei unterschiedlichen Federungszu ständen, Figur 7 eine weitere Ausführungsform der Federungs-Grundanordnung nach Fig. 4 Figur 8 eine Einzelheit aus Fig. 7 in ge änderter Ausführung und Figur 9 eine weitere Ausführungsform der Federung. Zum Begegnen der für Federungen der eingangs genannten Art vorstehend geschilderten Problematik ist eine Kennlinie für die Federung anzustreben, welche in Fig. 1 dargestellt ist, wobei F die von der Federung ausgeübte Federkraft, s den Hub der Federung und t die Zeitdauer, während welcher die Stossbelastung des Rades anhält, bedeuten. Für kurz zeitige Stösse (t = klein) verläuft die Federkennlinie zunächst sehr flach ansteigend und erst nach einem bestimmten Hub (S1) folgt ein steiler ansteigender Kennlinienast. Kurzzeitige Stösse können nach dieser Kennlinie also keine entsprechend hohen Kraftspitzen auf das Fahrzeug übertragen, weil innerhalb des ersten Federhubes bei noch sehr weicher Federung die eingeleitete Kraft - die Stossbelastung - bereits wieder abfällt. Durch zusätzliche, in die Kennlinie nicht eingehende Stossdämpfer, welche parallel zur Federung anzuordnen sind, kann ein Aufschaukeln durch mehrere, derartige Stösse verhindert werden. Bei entsprechend länger einwirkender Stossbelastung auf das Fahrzeugrad ist die Kennlinie t = mittel gültig, nach welcher bereits nach geringerem Einfederungshub s2 ein Übergang vom anfänglich flachem zum steiler verlaufenden Kennlinienteil erfolgt; der frühere Kennlinienknick schliesst ein zu starkes Einfedern der Federung aus. Bei langanhaltender Krafteinwirkung auf das Fahrzeugrad langanhaltende Stossbelastung oder auch Dauerbelastung des Fahrzeuges - entspricht die Federkennlinie der Linie t= = gross; die Federung erzeugt hier gleich ab Beginn ihrer Einfederung dem Einfederungshub entsprechende Rückstellkräfte, wodurch der Einfederungshub insgesamt auf zulässige Werte begrenzt wird. Falls eine Federung der eingangs genannten Art derart ausgebildet wird, dass wenigstens eines der Federelemente, aber nicht alle Federelemente der Federung von kurzzeitigen Stossbelastungen des Rades entlastet angeordnet sind, ist eine Federungskennlinie wenigstens ähnlich Fig. 1 erreichbar: Bei kurz zeitigen Stossbelastungen sind dann nur einige der Federelemente wirksam, wobei eine weiche Federung mit flach verlaufender Federkennlinie einstellbar ist, und erst nach einige Zeit anhaltender Stossbelastung des Rades werden auch die anderen Federelemente wirksam, wodurch die Federung härter wird und die Federkennlinie damit steiler verläuft. Im Ausführungsbeispiel der Federung nach Fig. 2 ist ein Fahrzeugrad 1 mit einer ihm zugeordneten Radlagerung 2 dargestellt. Auf der Radlagerung 2 stützt sich ein erstes, als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 3 ab, welches eine seismische Masse4 trägt. Auf der seismischen Masse 4 steht ein zweites Federelement 5 auf, welches einen Fahrzeugrahmen oder gegebenenfalls unmittelbar den Fahrzeugkasten 6 trägt. Das erste Federelement 3 ist also zwischen der Radlagerung 2 und der seismischen Masse 4 und das zweite Federelement 5 zwischen der seismischen Masse4 und dem Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 angeordnet. Als seismische Masse4 kann ein stossunempfindliches Teil des Fahrzeuguntergestelles, beispielsweise ein einem schweren Drehgestellrahmen entsprechendes Fahrzeugteil dienen. Bei einem Stoss auf das Fahrzeugrad 2 wird entsprechend der Radbewegung im ersten Federelement 3 eine Kraft erzeugt, die zunächst die seismische Masse 4 infolge deren Trägheit noch nicht zu bewegen, diese vielmehr nur langsam in Bewegung zu setzen vermag. Die seismische Masse4 bewegt sich entsprechend langsam auf den Fahrzeugrahmen 6 zu, erzeugt hierbei also eine relativ langsam ansteigende und demgemäss geringe Kraft zunahme im zweiten Federelement 5. Bei alsbaldigem Abklingen der Stossbelastung des Fahrzeugrades 1 wird somit das Federelement 5 von der Stossbelastung praktisch nicht beeinflusst, die ganze Stossfederung wird vom ersten Federelement 3 bewerkstelligt. Je schwerer die seismische Masse 4 ausgebildet werden kann, desto geringere Stossanteile werden durch das zweite Federelement 5 auf den Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 übertragen. Um nicht unnötig grosse, seismische Messen 4 - für jedes Fahrzeugrad eine derartige Masse - vorsehen zu müssen, kann auch eine seismische Masse 4' gemäss Fig. 3 mehreren Fahrzeugrädern 1, 1' zugeordnet werden. Das erste, dem Fahrzeugrad 1 zugeordnete Federelement 3 stützt sich auf dessen Radlagerung 2 und das erste Federelement 3', welches dem Fahrzeugrad 1' zugeordnet ist, auf dessen Radlagerung 2' ab. Beide ersten Federelemente 3 und 3' tragen gemeinsam die seismische Masse 4', von welcher sich wiederum in nicht dargestellter Weise ein oder mehrere zweite Federelemente entsprechend zu Fig. 2 zum Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 erstrecken. Die seismische Masse 4' ist gemäss Fig. 3 vorzugsweise am Fahrzeugrahmen bzw. Fahrzeugkasten 6 derart zu führen, dass sie zumindest um Horizontalachsen, welche rechtwinklig zu der Verbindungslinie der beiden Fahrzeugräder 1 und 1' und zu gegebenenfalls weiteren, in Fig. 3 nicht dargestellten und mit ihren ersten Federelementen ebenfalls an der seismischen Masse 4' angreifenden Rädern sich erstreckenden Verbindungslinien verlaufen, undrehbar gehalten, aber vertikal verschieblich ist. Bei einem Stoss auf eines der Fahrzeugräder 1 oder 1' wird dann jeweils die gesamte seismische Masse 4' stossmindernd bzw. das zweite Federelement stossentlastend wirksam, bei zu Fig. 1 verdoppelter Masse der seismischen Masse 4'ergibt sich also ohne Verdoppelung der insgesamt für das Fahrzeug vorzusehenden, seismischen Messe eine doppelt wirksame Stoss-Eliminierung für den Fahrzeugrahmen 6. Nur bei gleichzeitiger Stossbelastung der Fahrzeugräder 1 und 1' ergeben sich wieder der Anordnung nach Fig. 2 entsprechende Stossbelastungen für den Fahrzeugrahmen 6. Gemäss Fig. 4 ist die Federung mit zwei Druckmittelfederungen 7 und 8 als Federelemente ausgeführt. Die beiden Druckmittelfederungen 7 und 8 können dabei in nicht dargestellter Weise in ihrem Druck durch übliche, verzögert wirksam werdende Regelventile fahrzeugsbelastungsabhängig gesteuert sein. Die beiden Druckmittelfederungen 7 und 8 sind zueinander parallel zwischen die in Fig. 4 nur angedeutete Radlagerung 2 und den Fahrzeugrahmen bzw. -kasten 6 eingeordnet. Beide Druckmittelfederungen 7 und 8 weisen jeweils einen mit dem Fahrzeugrahmen bzw. -kasten 6 verbundenen Zylinderkörper 9 bzw. 10 auf, in welchem ein mit der Radlagerung 2 gekoppelter Kolben 11 bzw. 12 beweglich ist. Die Innenräume 13 bzw. 14 der Zylinderkörper 9 bzw. 10 sind mit dem Federungs mediumiuft , einem Gas oder einer Flüssigkeit - gefüllt; es kann dabei für die beiden Innenräume 13 und 14 unterschiedliches Federungsmedium vorgesehen sein. Bei Hydraulikfüllung muss jeweils noch eine übliche, in Fig. 4 nicht dargestellte Gasblase vorgesehen werden. Vom Innenraum 13 des Zylinderkörpers 9 führt eine Druckmittel leitung 15 über ein Absperrventil 16 in einen von einem Kolben 17 vom Innenraum 14 des Zylinderkörpers 10 abgetrennten Zylinderraum 18. Das Absperrventil 16 gehört einer im übrigen nicht dargestellten Steuervorrichtung zu, welche das Absperrventil 16 im Normalfall geschlossen hält, und nur zeitlich verzögert zu dem Beginn einer Stossbelastung des Fahrzeugrades bis nach Wiederereichen des Ausgangs Federungszustand öffnet; die Steuervorrichtung kann zum Öffnen des Absperrventils 16 vom zu Stossbeginn auftretenden Belastungszuwachs an der Radlagerung 2, der Abstandsverminderung zwischen der Radlagerung 2 und dem Fahrzeugrahmen 6 oder vom Druckzuwachs des Federungsmediums insbesondere im Innenraum 13 ausgelöst werden. Bei geschlossenem Absperrventil 16 ist das sich im Zylinderraum 18 befindende Druckmedium aus diesem Zylinderraum 18 ohne nennenswerten Druckzuwachs verdrängbar, hierzu kann in nicht dargestellter Weise an den Zylinderraum 18 über ein weiteres Absperrventil ein weicher Druckspeicher angeschlossen sein. Im Ruhezustand der Federung nach Fig. 4 nehmen deren Teile die dargestellten Lagen ein, die Kolben 11 und 12 befinden sich in einer bestimmten Ruhestellung, der Kolben 17 befindet sich in einer mittleren Lage, in welcher der Innenraum 14 und der Zylinderraum 18 ein bestimmtes Volumen aufweisen, und in den Räumen 13, 14 und im Zylinderraum 18 herrschen bestimmte, der von der Federung zu tragenden Fahrzeuglast entsprechende Drücke, welche entsprechend der Kolbenflächen unterschiedlich oder auch, falls allK2gVechgrosse Flächen aufweisen, gleich hoch sein können. Das Absperrventil 16 ist geschlossen. Tritt am der Federung zugeordneten Fahrzeugrad eine Stossbelastung auf, wie sie beispielsweise durch das Über fahren eines Schienenstosses bewirkt werden kann, so wird die Radlagerung 2 verstärkt nach oben gedrückt und gelangt in die in Fig. 5 dargestellte, angehobene Stellung, in welcher die beiden Kolben 11 und 12 um einen dem Hub weg der Radlagerung 2 entsprechenden Hubweg in die Zylinderkörpern 9 bzw. 10 hineingedrückt sind. Der Einfederungshub ist in Fig. 5 mit s bezeichnet. Bei diesem Ein federungs vorgang steigt bei vorerst noch geschlossenem Absperrventil 16 der Druck im Innenraum 13, so dass die Druckmittelfederung 7 eine mit dem Einfederungshub anwachsende Federkraft ausübt. Der Druck im Innenraum 14 dagegen wächst beim Einfederungsvorgang praktisch nicht, höchstens in sehr geringem Masse an, da der Kolben 17 in Richtung zum Zylinderraum 18 ohne Drucksteigerung im Zylinderraum 18 entsprechend dem Einfederungshub ausweicht. Damit ist der in Fig. 5 dargestellte Federungszustand erreicht. Falls die Stossbelastung des Fahrzeugrades nur für sehr kurze Zeit anhält, klingt bei noch herrschendem Federungszustand gemäss Fig. 5 die Stossbelastung bereits wieder ab und die verstärkte Federkraft der Druckmittelfederung 7 federt das Fahrzeugrad mit der Radlagerung 2 wieder in die in Fig. 4 dargestellte Ausgangslage aus, wobei auch der Kolben 17 in die in Fig. 4 dargestellte Lage zurückkehrt. Das Absperrventil 16 bleibt dabei während des ganzen Federungsvorganges geschlossen. Bei dieser kurzen Stossbelastung wurde also nur die Federungskraft der Druckmittelfederung 7,nicht aber diejenige der Druckmittelfederung 8 verstärkt, die Federung zeigte somit insgesamt eine weiche Charakteristik mit niedriger Federkonstante und die Stossbelastung wurde vom Fahrzeugrahmen bzw. -kasten 6 fernqehalten. Falls jedoch, ausgehend vom Federungszustand nach Fig. 5, die Stossbelastung des Fahrzeugrades weiterhin anhält, ge langt die Federung in den in Fig. 6 verdeutlichten Federungszustand. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne ab Stossbeginn bzw. nach Erreichen eines bestimmten Einfederungshubes öffnet die Steuervorrichtung das Absperrventil 16, wobei zugleich dafür Sorge getragen wird, dass im Zylinderraum 18 beispielsweise durch Absperren des erwähnten Druckspeichers mittels Schliessens des ebenfalls bereits erwähnten, zweiten Absperrventils eine Drucksteigerung erfolgen kann. Aus dem höheren Druck aufweisenden Innenraum 13 strömt dann Druckmittel durch die Druckmittelleitung 15 und das Absperrventil 16 in den Zylinderraum 18 ein und drückt unter dessen Volmumenvergrösserung den Kolben 17 in Richtung zum Kolben 12, so dass das Volumen des Innenraumes 14 verkleinert wird und das in diesem Innenraum 14 befindliche Druckmittel somit eine Drucksteigerung erfährt. Bei Annahme gleicher Kolbenfläche, wie es bereits vorstehend erwähnt wurde, ergeben sich gleiche Druckhöhen in den Innenräumen 13 und 14 sowie im Zylinderraum 18, so dass nunmehr nicht nur die Druckmittelfederung 7, sondern auch die Druckmittel federung 8 eine verstärkte Federkraft ausübt . Die Federung wird somit insgesamt härter, erhält eine höhere Federkonstante und der Einfederungsvorgang wird alsbald ohne Überschreiten eines zulässigen Einfederungshubes beendet. Nach Abklingen der durch den langanhaltenden Stoss bedingten, verstärkten Krafteinwirkung auf das Fahrzeugrad federt die Federung wieder aus und alle Teile kehren in die in Fig. 4 dargestellte Ruhelage zurück. Anschliessend schliesst die Steuervorrichtung wieder das Absperrventil 16 und verbindet den Kolbenraum 18 gegebenenfalls mit dem Druckspeicher. Bei der Federung nach Fig. 4 bis 6 wird also die Federkennlinie der Druckmittelfederung 8,nicht aber der Druckmittelfederung 7 in Abhängigkeit von der Einfederungszeit und/ oder dem Einfederungshub bei Überschreiten gewisser Grenz werte gesteigert, wodurch unterschiedliche Federungs-Kenn- linien gemäss Fig.l erreichbar sind. In Abänderung zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist es auch möglich, anstelle der Zylinderkörper 9 und 10 übliche Luftfederbälge vorzusehen, wobei lediglich anstelle des Kolbens 17 mit dem Zylinderraumes 18 eine andersartige, geeignete Vorrichtung zum Andern der Federkonstante der Druckmittelfeder 8 vorzusehen ist. Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass das Druckmittel aus dem Innenraum 13 selbst unmittelbar den Kolben 17 beaufschlagt; es ist auch möglich, die Steuervorrichtung derart auszugestalten, dass die Federkonstante der Druckmittel federung 8 durch Beaufschlagen des Kolbens 17 aus einer gesonderten, vom Innenraum 13 unabhängigen Druckmittelquelle oder auch in völlig andersartiger, dem Stand der Technik zugehörender Weise änderbar ist. Zum weiteren Verdeutlichen der Funktionsweise der Federung nach Fig. 4 in den Stellungen nach Fig. 4 bis Fig. 6 sei im folgenden angenommen, dass bei gleichen Kolbenflächen im Ruhezustand in den Innenräumen 13, 14 sowie dem Zylinderraum 18 ein Druckmitteldruck pO herrsche. Im weiteren bedeutet p Drücke, die in dem jeweils durch die Indexzahl bestimmten Innenraum bzw. Zylinderraum herrschen. Die Buchstaben K bedeuten Kräfte, welche gemäss der durch die zugefügte Indexzahl bestimmten Druckmittelfederung 7 oder 8 ausgeübt werden. F schliesslich soll die jenige Kraft darstellen, welche die gesamte Federung aus übt, F entspricht also der Summe K7 + K8. Unter diesen Voraussetzungen können beispielsweise den einzelnen Federungszuständen gemäss Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6,wie sie vorstehend beschrieben wurden, folgende Werte zugeordnet werden, wobei der Index 0 sich jeweils auf den Ruhezustand gemass Fig. 4 der Federung bezieht: EMI11.1 <tb> Bild <SEP> bzw. <SEP> Index <SEP> Fig. <SEP> 4 <SEP> Fig. <SEP> 5 <SEP> Fig. <SEP> 6 <tb> P18 <SEP> 1 <SEP> pO <SEP> 1 <SEP> po <SEP> 2 <SEP> po <SEP> <tb> p14 <SEP> | <SEP> 1.p0 <SEP> | <SEP> 1,1.p0 <SEP> | <SEP> 2.p0 <tb> P13 <SEP> 1.p0 <SEP> 2,1 <SEP> po <SEP> 2.po <tb> K8 <SEP> 1.K0 <SEP> 1,1.K0 <SEP> 2.K0 <tb> K7 <SEP> 1.K0 <SEP> 2,1.K0 <SEP> 2.K0 <tb> F <SEP> 2.K0 <SEP> 3,2.K0 <SEP> 4.K0 <tb> In Fig. 7 ist eine Federung dargestellt, welche im wesentlichen der Federung nach Fig. 4 entspricht und deren glg. 4 entsprechende Teile mit der Fig. 4 ent- sprechenden Bezugszahlen versehen sind. Abweichend zu Fig. 4 ist der Druckübertrager 19 seitens des Innenraumes 13 vor dem Absperrventil 16 in die Druckmittelleitung 15 eingeordnet, so dass das Absperrventil 16 die Verbindung des Innenraumes 14 mit dem Druckübertrager 19 überwacht. Der Druckübertrager 19 ist baulich getrennt von den Druckmittelfederungen 7 und 8 angeordnet, er könnte jedoch auch mit diesem zu Baueinheiten zusammengefasst sein. Weiterhin ist in Fig. 7 das zweite Absperrventil 21 dargestellt, welches die Zuschaltung bzw. Abschaltung des Druckspeichers 22 zu bzw. vom Innenraum 14 der Druckmittelfederung 8 überwacht. Schliesslich ist in weiterer Abänderung zu Fig. 7 zusätzlich zu den Druckmittelfederungen 7 und 8 noch eine zu diesen parallel angeordnete Schraubenfederung 23 dargestellt, welche ein drittes Federelement für die Federung ent ist. Im übrigen spricht die Federung nach Fig. 7 derjenigen nach Fig. 4. Die Funktion der Federung nach Fig. 7 ent spricht derjenigen, wie sie zu den Figuren 4 - 6 beschrieben wurde, wobei lediglich zusätzlich zur von der Federung ausgeübten Federkraft noch der Anteil der Schraubenfederung 23 hinzuzuaddieren ist; die Schraubenfederung 23 kann dabei eine lineare oder progressive Kennlinie in Abhängigkeit vom Einfederungshub aufweisen. Weitere Funktionserläuterungen zur Federung nach Fig. 7 erübrigen sich daher. In der Ausführung nach Fig. 7 der Federung weist der Druck übertrager 19 einen einfachen Kolben 17 auf, zu beiden Seiten des Kolbens 17 herrschen somit im allgemeinen gleiche Druckhöhen und der Druckübertrager 19 weist somit ein Druckübersetzungsverhältnis zwischen seinen beiden Seiten von 1:1 auf. In Fig. 8 ist eine geänderte Ausführung des Druckübersetzers unter dem Bezugszeichen 19' dargestellt, welcher ein vom Ubersetzungsverhältnis 1:1 abweichendes Übersetzungsverhältnis besitzt. Der Kolben des Druckübertragers 19' ist als Differentialkolben mit zwei Kolbenflächen 24 und 25 ausgebildet, wobei die Differenzfläche zwischen den beiden Kolbenflächen 24 und 25 mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist. Die kleinere Kolbenfläche 25 ist dabei über das Absperrventil 16 entsprechend Fig. 7 vom Druckmitteldruck im Innenraum 14 und die grössere Kolbenfläche 24 vom Druck im Innenraum 13 beaufschlagbar. Nach Öffnen des Absperrventils 16 wird somit in der Druckmittelfederung 8 ein entsprechend dem Flächenverhältnis der Kolbenflächen 24 und 25 höherer Druck als in der Druckmittelfederung 7 eingestellt, die Druckmittelfederung 8 übt somit nach Öffnen des Absperrventils 16 eine wesentlich gesteigerte Federkraft aus und die Federung erhält dadurch insgesamt eine wesentlich härtere Charakteristik als bei geschlossenem Absperrventil 16. Das Verhältnis der Kolbenflächen 24 und 25 kann den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt werden, es ist auch möglich, es umgekehrt zur Ausführung nach Fig. 8 zu wählen. Bei der Federung nach Fig. 9 sind wiederum zwei Druckmittelfederungen 26 und 27 vorgesehen, wobei der einen Druckmittelfederung 26 ständig ein relativ kleiner Druckspeicher 28 zugeschaltet ist, so dass diese Druckmittelfederung 26 eine relativ grosse Federkonstante aufweist und dementsprechend hart ist. Dem Druckmittelraum der anderen Druckmittelfederung 27 ist über ein der bereits erwähnten Steuervorrichtung zugehörendes Schaltventils 29 im Ruhe zustand der Federung; wie mit den ausgezogenen Linien im Schaltventil 29 angedeutet, ein relativ grosser Druckmittelspeicher 30 zugeordnet, derart, dass diese Druckmittelfederung 27 im Ruhezustand der Federung eine kleine Federkonstante aufweist und somit entsprechend weich ist. Bei nur kurzzeitigen Einfederungsvorgängen, also kurzzeitigen Stossbelastungen des Fahrzeugrades, ändert somit lediglich die Druckmittelfederung 26 ihre Federkraft entsprechend den Einfederungsvorgängen, während die Druckmittelfederung 27 eine relativ konstant bleibende Federkraft ausübt. Die Federung weist damit insgesamt während dieser kurzzeitigen Federungsvorgänge eine relativ weiche Charakteristik auf. Halten die Einfederungsvorgänge bzw. Stossbelastungen jedoch längere Zeit an, so wird, zeitlich verzögert zum Beginn dieser Federungsvorgänge, das Schaltventil 29 aus der vorbeschriebenen Schaltstellung in die in Fig. 9 gestrichelt eingezeichnete Schaltstellung umgeschaltet, wobei die Druckmittelfederung 27 vom Druckmittelspeicher 30 abgetrennt und an den Druckmittelspeicher 28 zusätzlich zur Druckmittelfederung 26 angeschlossen wird. Hierdurch erhält auch die Druckmittel federung 27 eine hohe Federkonstante und übt entsprechend hohe Federkräfte aus, die Federkonstante der Federung insgesamt wird also gesteigert, so dass auch die langanhaltenden, gesteigerten Radbelastungen nicht durch die Federung durchschlagen können, sondern, wie vorstehend bereits erwähnt, vor Überschreiten eines zulässigen Einfederungshubes abgefangen werden. Im übrigen entspricht die Funktion der Federung nach Fig. 9 den vorstehend beschriebenen Grundprinzipien, so dass sie hier nicht weiter erläutert werden muss. Auch bei der Ausführung nach Fig. 9 kann selbstverständlich in die Verbindungsleitung 31 vom Druckmittelspeicher 28 bzw. der Druckmittelfederung 26 zum Schaltventil 29 bzw. vom Schaltventil 29 zur Druckmittelfederung 27 ein Druck übertrager 19 bzw. 19' entsprechend der Ausführung nach Fig. 7 oder 8 eingeordnet werden. Die Druckmittelspeicher 22, 28 und/oder 30 können als einfache Behälter ausgebildet sein, sie können aber auch, wie in Fig. 9 angedeutet, einen einerseits vom Druckmittel und andererseits von einer Federkraft beaufschlagten Kolben oder eine entsprechende Membrane aufweisen. Die gasförmige oder hydraulische Grundfüllung der Druckmittelfederungen 26 und 27 kann, wie vorstehend bereits erwähnt, durch verzögert arbeitende, übliche Regelventile - Höhenregelventile oder Luftfederungsventile - erfolgen. In Abänderung zur Ausführung nach Fig. 9 ist es schliesslich auch möglich, die Druckmittel federung 27 vermittels des Schaltventils 29 nicht an den Druckmittelspeicher 28, sondern an einen von der Druckmittelfederung 26 ständig gesonderten, dritten Druckmittelspeicher anzuschliessen, welcher der Druckmittelfederung 27 die erforderliche Steigerung ihrer Federkonstanten verleiht. Die Steuervorrichtung zum Schalten der Absperrventile 16, 21 und/oder 29 kann zweckmässig einen elektrischen Schwingkreis aufweisen, welcher entsprechend seiner Frequenz zum Beginn einer Rad-Stossbelastung verzögert mittels elektrischer Impulse die erwähnten Ventile ansteuert und deren Schaltung auslöst. Die Verzögerungszeit für das Schalten der Absperrbzw. Schaltventile 16, 21 und/oder 29 wird zweckmässig entsprechend dem zeitlichen Überfahrabstand von Schienenstössen in der Grössenordnung von bei Drehgestellfahrzeugen beispielsweise ein 0,25 sec gewählt, erforderlichenfalls kann /eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerung der Verzögerungszeit vorgesehen werden. Bezugszeichenliste F Federkraft s Hub t Zeitdauer p Druck K Kraft 1 Fahrzeugrad 1' Fahrzeugrad 2 Radlagerung 2' Radlagerung 3 1. Federelement 3' 1. Fecerelement 4 seismische Masse 4' seismische Masse 5 2. Federelement 6 Fahrzeugrahmen bzw. - kasten 7 Druckmittelfederung 8 Druckmittelfederung 9 Zylinderkörper 10 Zylinderkörper 11 Kolben 12 Kolben 13 Innenraum 14 Innenraum 15 Druckmittelleitung 16 Absperrventil 17 Kolben 18 Zylinderraum 19 Druckübertrager 19' Druckübertrager 20 RDhrleitung 21 Absperrventil 22 Druckspeicher 23 Schraubenfederung 24 Kolbenfläche 25 Kolbenfläche 26 Druckmittelfederung 27 Druckmittelfederung 28 Druckmittelspeicher 29 Schaltventil 30 Druckmittelspeicher 31 Verbindungsleitung

Claims: Patentansprüche 1. Federung für Fahrzeugräder, insbesondere für einzeln abgefederte Räder (1), insbesondere Losräder von Schienenfahrzeugen, mit zumindest zwei zueinander in Serie oder parallel angeordneten Federelementen (3,5;7,8; 26,27), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines, aber nicht alle der Federelemente (5; 8; 27) von kurzzeitigen Stossbelastungen des Rades (1) entlastet angeordnet ist. 2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (3) zwischen einer Radlagerung (2) und einer seismischen Masse (4) und das zweite Federelement (5) zwischen der seismischen Masse (4) und einem Fahrzeugrahmen, gegebenenfalls dem Fahrzeugkasten (6) angeordnet ist (Fig. 2). 3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (4) von den ersten Federelementen (3, 3') wenigstens zweier Fahrzeugräder (2, 2') abgestützt ist und zumindest um rechtwinklig zu den Verbindungslinien dieser Fahrzeugräder (2, 2') verlaufender Horizontalachsen undrehbar und vertikal verschieblich gegebenenfalls am Fahrzeugkasten (6) geführt ist (Fig. 3). 4. Federung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass die seismische Masse (4, 4') ein stossunempfindliches Teil des Fahrzeuguntergestelles ist. 5. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkennlinie wenigstens eines (8; 27), aber nicht aller der zueinander parallel zwischen einer Radlagerung (2) und dem Fahrzeugkasten bzw. - rahmen (6) angeordneten Federelemente (7, 8; 26, 27) in Abhängigkeit von der Ein federungszeit und/oder dem Einfederungshub veränderbar ist. 6. Federung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Federelemente (7, 8; 27, 28) zuein ander parallel zwischen einer Radlagerung (2) und dem Fahrzeugrahmen bzw. - kasten (6) angeordnet sind, und dass wenigstens einem, jedoch nicht allen Federelementen (8, 27) eine Steuervorrichtung (Absperrventil 16, Schalt ventil 29) zugeordnet ist, welche bei einem Einfederungs vorgang ein Ansteigen der Federspannung dieses wenigstens einen Federelementes (8; 27) nur zeitlich verzögert zum Einfederungsvorgang zulässt. 7. Federung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelemente zwei vorgespannte Druckmittelfederungen (7, 8; 26, 27) vorgesehen sind, deren eine Druckmittel federung (8; 27) zeitlich verzögert zum Beginn einer Stoss belastung des Fahrzeugrades (1) von einer niedrigen auf eine hohe Federkonstante umschaltbar ist. 8. Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante bzw. -spannung der einen Druckmittel federung (8; 27) durch über die einfederungszeit-oder -hubabhängige schaltende Steuervorrichtung (Absperr ventil 16, Schaltventil 29) mittel-oder unmittelbar zu führbares Druckmittel der anderen Druckmittel federung (7, 26) steigerbar ist. 9. Federung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Druckmittelfederung (7 oder 8) einen im Ruhe zustand leicht auslenkbar gehaltenen, einerseits von ihrem Druckmittel beaufschlagten Ausgleichskolben (Kolben 17) aufweist, der bei Ansprechen der Steuervorrichtung (Absperrventil 16) andererseits vom Druckmittel der anderen Druckmittelfederung (8 oder 7) beaufschlagt ist (Fig. 4, 7). 10. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwischen einer der Druckmittelfederungen und dem dieser zugeordneten Beaufschlagungsraum des Ausgleichskolbens ein Druckübersetzer eingeordnet ist. 11. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben als Differentialkolben (Kolbenfläche 24, 25) ausgebildet ist (Fig. 8). 12. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Druckmittelfederung (8) über ein Steuerventil (Absperrventil 21) ein Druckspeicher (22) zuschaltbar ist (Fig. 7). 13. Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Druckmittelfederung (27) mittels der Steuervorrichtung (Schaltventil 29) wechselweise an zwei Druckspeicher (30, 28) anschliessbar ist, deren einer Druckspeicher (30) ihr eine niedrige und deren anderer Druckspeicher (28) ihr eine hohe Federkonstante verleiht (Fig. 9). 14. Federung nach Anspruch 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Druckspeicher (28) vom Druckmittel der anderen Druckmittelfederung (26) gefüllt ist. 15. Federung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung von gegebenenfalls in einem elektrischen Schwingkreis erzeugten, elektrischen Impulsen gesteuert ist. 16. Federung nach Anspruch 6 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit für das Ansteigen der Federspannung zumindest annähernd dem zeitlichen ttberfahr- abstand der Schienenstösse entspricht. 17. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckmittelfederungen (7, 8 bzw. 26, 27) unterschiedliche Betriebsmedien aufweisen.

Inventors: SCHELLE, AXEL, DR.
Applicants: KNORR-BREMSE AG
Application year: 1983
Main classification: B61F15
IPC codes: B61F15, B61F5