HYDROPNEUMATISCHE FEDERUNG FÜR EIN FAHRZEUG

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydropneumatische Federung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, sowie ein mit dieser Federung versehenes (Schienen-)Fahrzeug.

[0002] Praktisch alle modernen Schienenfahrzeuge sind mit Luftfedern ausgerüstet, da aus Komfortgründen eine niedrige Vertikalsteifigkeit verlangt wird, was wiederum eine Niveauregulierung nach sich zieht. Daneben ist meist noch eine pneumatische Bremse eingebaut, wohingegen Scheibenwischer und Türen heute meist schon rein elektrisch betrieben werden. Seit Jahrzehnten versuchen Fahrzeughersteller auf die aufwendige Druckluftversorgung zu verzichten, scheiterten jedoch bis heute an einer vernünftigen Lösung eines Ersatzes der Luftfederung.

[0003] Jeder Versuch der Substitution einer Luftfeder durch eine hydropneumatische Federung führte zu sehr aufwendigen und komplexen mechanischen Lösungen, weil neben der rein vertikalen Federung, ebenso die Querfederung, die Längsbewegung sowie Drehungen um alle Achsen ermöglicht werden müssen.

[0004] Der Ansatz einer reinen Substitution der Luftfeder hat sich demnach als nicht erfolgsversprechend erwiesen.

[0005] Eine herkömmliche nicht-hydropneumatische Stoßdämpfereinrichtung ist aus der US 2,91 7,321 bekannt. Das Besondere an dieser Stoßdämpfereinrichtung ist, dass sie eine Vorrichtung zum Sperren des Stoßdämpfers aufweist, um das Wechseln eines Fahrzeugreifens zu vereinfachen, ohne dass beim Anheben des Fahrzeugs der Stoßdämpfer in seine maximal ausgefahrene Position überführt wird.

[0006] Aus dem Stand der Technik ist zudem eine Einrichtung bekannt, welche hydropneumatische Federungen in Serie mit Rollenabstützungen vorsieht (WO 2013/189999 A1). Der aus diesem Stand der Technik ableitbare Vorteil ist, dass mittels Wahl der Form der Rollenabstützung praktisch beliebige Quercharakteristiken erzeugt werden können, sowohl linear, wie progressiv oder auch degressiv.

[0007] Dennoch ist auch diese aus dem Stand der Technik bekannte Lösung nachteilhaft. Unter anderem sind die dort erforderlichen Rollen über Wälzlagerungen am Hydraulikzylinder angebracht, was eine aufwendige und schwere Umsetzung erfordert und zudem die Gefahr erhöht, dass die Lager bei Verschmutzung blockieren.

[0008] Es ist demnach das Ziel der vorliegenden Erfindung eine hydropneumatische Federung für ein Fahrzeug vorzusehen, das die oben aufgeführten Nachteile teilweise oder vollständig überwindet, so dass eine verbesserte Federung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug erreicht wird. Dies gelingt mit einer Federung, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0009] Das Vorsehen einer hydropneumatischen Federung spielt seine Stärken besonders dann aus, wenn eine integrierte Lösung zusammen mit dem Fahrwerkkonzept eines Fahrzeugs vorgesehen ist, da dann sämtliche Vorteile und positiven Eigenschaften der hydropneumatischen Federung zu einer zusätzlichen Reduktion der Komplexität des Fahrwerks führen und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden.

[0010] Die vorliegende Erfindung beschreibt ein hydropneumatisches Federsystem, welches mittels eines Federbeins beide Luftfedern eines Fahrwerks ersetzt. In vorteilhaften Ausführungen wird zudem die Notfederung sowie eine Längsmitnahme integriert, deren Quersteifigkeit praktisch beliebig linear gestaltet werden kann und für alle Fahrzeugtypen geeignet ist, inkl. Neigetechnik-Fahrzeuge. Die Erfindung eröffnet damit den Weg zur Entwicklung von "Airless"-Zügen, die keine Druckluftversorgung mehr benötigen, und daher kleinere, leichtere und günstigere Fahrwerke aufweisen.

[0011] Die Erfindung ist eine Hydropneumatische Federung geeignet für die Verwendung bei/ in einem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, gemäß Anspruch 1.

[0012] Die distalen Endbereiche des ersten und des zweiten Federsegments sind dabei zur Hydraulikzylinderanordnung hin gewölbt. Vorteilhafterweise wird, um einen gewünschten Federeffekt zu erzielen, die hydropneumatische Federung mit ihren gewölbten Endbereichen auf korrespondierend gewölbte Auflagen der zu federnden Bestandteile aufgelegt. Erfolgt nun ein Versatz der gegeneinander zu federnden Elemente quer zur Längsrichtung der Hydraulikanordnung, sorgt die Bogenform für einen gewissen Bewegungsspielraum ohne dabei die vertikalen Dämpfeigenschaften signifikant zu verschlechtern.

[0013] Nach einer vorteilhaften Variation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bogenform eine Kreisbogenform ist, die vorzugsweise zu einer Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung hin ihren Tiefpunkt bzw. Hochpunkt aufweist. Typischerweise verläuft die Bogenform in Querschnittsebene der Federung, um einen Querversatz der Federung zu ermöglichen.

[0014] Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hydraulikzylinder wie auch der Zylinderkolben jeweils starr mit einem Befestigungsteller verbunden sind, auf der das jeweilige Federsegment angeordnet ist, wobei jeder Befestigungsteller in einem Querschnitt eine nach innen zur Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung abfallende Bogenform, bspw. eine Kreisbogenform aufweist, so dass diese einen Punkt mit minimalen Abstand nahe oder an der Längsachse der Hydraulikanordnung besitzt.

[0015] Nach der Erfindung ist zudem vorgesehen, dass die Federsegmente Schichtfedersegmente sind, bspw. Gummischichtfedern, die mehrere nebeneinander angeordnete Schichten aufweisen, so dass mehrere Schichten senkrecht zur Längsachse der Hydraulikanordnung vorgesehen sind, um eine hohe vertikale Drucksteifigkeit zu erreichen. Die mehreren Schichtfedersegmente sind dabei in einer Querrichtung nebeneinander an dem Befestigungsteller angeordnet. Die einzelnen nebeneinander angeordneten Schichtfedersegmente grenzen dabei aneinander an.

[0016] Ferner kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform ein Druckspeicher vorgesehen sein, bspw. in Form eines Blasen-, eines Membran- oder eines Federspeichers, der mit dem durch den Zylinderkolben kompressierbaren Raum der Hydraulikzylinderanordnung über eine Verbindungsleitung verbunden ist, wobei vorzugsweise die Verbindungsleitung einen großen Leitungsquerschnitt aufweist, damit keine oder nur eine minimal dämpfende Wirkung entsteht.

[0017] Der durch Hydraulikzylinder und Zylinderkolben kompressierbare Raum ist mit einem Druckspeicher verbunden, der in Abhängigkeit des in diesen Raum eingeführten Drucks die vertikale Dämpfungscharakteristik der Federung beeinflusst. Der Leitungsquerschnitt der zum Druckspeicher führenden Leitung ist dabei ausreichend groß dimensioniert, um eine hierdurch dämpfende Wirkung zu vernachlässigbar klein zu gestalten.

[0018] Zudem kann eine Blende oder ein Ventil in der Verbindungsleitung angeordnet sein, um die vertikale Dämpfcharakteristik passiv oder aktiv zu beeinflussen.

[0019] Möchte man beispielweise ein straffere vertikale Dämpfungscharakteristik, kann man dies durch Verringern des Leitungsquerschnitts der Verbindungsleitung erreichen, da bei einer den Hydraulikzylinder stauchenden Kraft nun nur eine geringere Menge an Fluid den Kolbenraum verlassen kann.

[0020] Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Federung ferner eine Innenzylinderkolben in dem Hydraulikzylinder umfasst, der über eine separate Fluidleitung ansteuerbar ist und dazu ausgelegt ist, den durch den Zylinderkolben kompressierbaren Raum der Hydraulikzylinderanordnung in seiner Größe zu variieren, wobei vorzugsweise der Innenzylinderkolben zwischen Hydraulikzylinderboden und dem in den Hydraulikzylinder eingesteckten Ende des Zylinderkolbens angeordnet ist und die separate Fluidleitung durch den Hydraulikzylinderboden verläuft.

[0021] Durch das Vorsehen des Innenzylinderkolbens kann der aus dem Hydraulikzylinder hervorstehende Zylinderkolben auf einfache Art und Weise herausgefahren werden, ohne dass dafür die Dämpfungscharakteristik aufgegeben werden muss. Der typischerweise in der Nähe des Hydraulikzylinderbodens angeordnete Innenzylinderkolben kann über eine separate Fluidleitung vom Hydraulikzylinderboden wegbewegt werden, was aufgrund des gleichbleibenden Druckniveaus, das für den kompressierbaren Kolbenraum des Zylinderkolbens vorherrscht, zu einem Ausschieben des Zylinderkolbens führt. Somit kann das Höhenniveau der mit der Federung gegeneinander zu federnden Bestandteile verändert werden.

[0022] Von Vorteil ist dies insbesondere bei einem Schienenfahrzeug, wenn die Räder einer gewissen Abnutzung erfahren haben, die zu einem Absinken in der Höhe führt. Ein Höhenausgleich lässt sich dann relativ einfach durch Anheben des Innenzylinderkolbens realisieren, so dass eine gleichbleibende Höhe des auf dem Fahrwerk federnd abgestützten Wagenkastens möglich ist.

[0023] Nach einer optionalen Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Federung ferner mit einer hydraulischen Leistungseinheit versehen ist, um Hydraulikfluid unter einem gewissen Druck der Hydraulikzylinderanordnung bereitzustellen, wobei vorzugsweise die hydraulische Leistungseinheit an der Hydraulikzylinderanordnung angeordnet ist.

[0024] Diese hydraulische Leistungseinheit kann insbesondere zum Variieren der Stellung des Innenzylinders dienen, also für eine Niveauregulierung der durch die Federung erzeugten Dämpfung genutzt werden.

[0025] Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, welches einen Wagenkasten, und eine Fahrwerkseinheit umfasst, wobei der Wagenkasten über ein Federungssystem auf der Fahrwerkseinheit abgestützt ist. Das Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federungssystem eine hydropneumatische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die den oben liegenden Wagenkasten mit einem der beiden Federsegmente und die darunter angeordnete Fahrwerkseinheit mit dem anderen Federsegment kontaktiert.

[0026] Dabei kann vorgesehen sein, dass die hydropneumatische Federung in dem Fahrzeug so orientiert ist, dass die Schichtfedersegmente in Querrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnet sind.

[0027] Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bogenform in einer Querschnittansicht des Fahrzeugs auftritt.

[0028] Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zum Wagenkasten gerichtete Federsegment (also das obere Federsegment) mehrere in Längsrichtung des Fahrzeugs zueinander beabstandeten Federsegmenteinheiten umfasst, und vorzugsweise das zur Fahrwerkseinheit gerichtete Federsegment (also das untere Federsegment) mehrere in Längsrichtung des Fahrzeugs zueinander beabstandeten Federsegmenteinheiten umfasst.

[0029] Es kann demnach nicht nur ein einzelnes oberes und/oder unteres Federsegment vorgesehen sein, sondern auch mehrere davon, die in Längsrichtung des Fahrzeugs zueinander versetzt angeordnet sind.

[0030] Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Federung in einer Höhe des Fahrzeugs angeordnet ist, so dass das untere, also das der Fahrwerkseinheit zugeordnete Federsegment im Nickzentrum des Fahrwerks zum Liegen kommt.

[0031] Dies ist für die zu erzielende Stabilisierung des Fahrzeugs von Vorteil, da dann lediglich der obere Teil des Federung, der also nicht im Nickzentrum des Fahrzeugs angeordnet ist, mit entsprechenden Dämpfungsmitteln, die gegen das Nicken wirken, versehen werden muss, so dass sich ein insgesamt weniger komplexer Aufbau der Federung ergibt.

[0032] Zudem kann nach einer bevorzugten Modifikation der Erfindung vorgesehen sein, dass sich das obere, also das dem Wagenkasten zugeordnete Federsegment direkt am Wagenkasten, einer Traverse oder an einem Joch, das zur Integration einer Notfederung dient, abstützt.

[0033] Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine Konusfeder, vorzugsweise aus Gummi, zwischen dem Hydraulikzylinder und dem unteren Federsegment angeordnet ist, um eine Notfederung umzusetzen.

[0034] Zudem kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass mindestens zwei, idealerweise vier Konusfedern oberhalb des oberen Federsegments in Serie zum Federsystem zwischen einem mit dem Federsystem zusammenwirkenden Joch und einer Traverse oder dem Wagenkasten vorgesehen sind, um eine Notfederung umzusetzen, wobei vorzugsweise die mindestens zwei Konusfedern in Längs- oder Querrichtung des Fahrzeugs versetzt zueinander angeordnet sind.

[0035] Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass an einem äußeren Rand zwischen einer Traverse und dem Wagenkasten Konusfedern als Notfederung vorgesehen sind und/oder eine elastische Traverse in Serie zur hydropneumatischen Federung als Notfederung dient.

[0036] Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das oben angeordnete Federsegment mit einem Joch in Kontakt ist, zu dem die hydropneumatische Federung in Längsrichtung des Fahrzeug ein gewisses Spiel aufweist, und der obere Bestandteil der Federung, die sogenannte Glocke, mindestens einen Längspuffer, insbesondere in Form einer Gummifeder mit internem Anschlag, zwischen dem mit dem Wagenkasten verbundenen Joch und der Glocke besitzt, um eine progressive Längsdämpfungscharakteristik zu erzeugen, wobei vorzugsweise das Joch die Glocke in Längsrichtung des Fahrzeugs haubenartig umgreift.

[0037] Ferner kann dabei die Fahrwerkseinheit Anschläge zum Begrenzen einer Längsbewegung des Hydraulikzylinders und der Glocke aufweisen, um hohe Stoßkräfte in Längsrichtung des Fahrzeugs zu übertragen.

[0038] Weiter kann dabei die hydraulische Leistungseinheit separat in der Fahrwerkseinheit oder in dem Wagenkasten angeordnet sein. Vorteilhaft an einer Anordnung im Wagenkasten ist, dass die hydraulische Leistungseinheit dann Energie an jeden der mit dem Wagenkasten in Verbindung stehenden Fahrwerkseinheiten liefern kann. So sind bei Schienenfahrzeugen in der Regel mindestens zwei Fahrwerkseinheiten mit dem Wagenkasten in Verbindung.

[0039] Zudem kann das Fahrzeug mit einem Generator versehen sein, der aus Druckänderungen der Hydraulikzylinderanordnung elektrische Energie erzeugt, wobei vorzugsweise diese Energie dazu genutzt wird, die hydraulische Leistungseinheit zu versorgen. Damit ist es beispielsweise möglich, dass die hydraulische Leistungseinheit autark zu der Energieversorgung des Fahrzeugs ist, da ihr gesamter Energiebedarf durch den Generator gedeckt ist.

[0040] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1:

eine Schnittansicht der hydropneumatischen Federung in einem querausgelenktem Zustand,

Fig. 2:

eine Querschnittsansicht durch ein Schienenfahrzeug, das die erfindungsgemäße hydropneumatische Federung aufweist,

Fig. 3:

insgesamt sechs unterschiedliche Varianten zur Umsetzung einer Notfederung für die erfindungsgemäße hydropneumatische Federung,

Fig. 4:

eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Variante der hydropneumatische Federung in einem Fahrzeug, und

Fig. 5:

eine Schnittansicht durch die Hydraulikzylinderanordnung, die einen zwischen Zylinderkolben und Hydraulikzylinderboden angeordneten Innenzylinder zur Niveauregulierung umfasst.

[0041] Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht der hydropneumatischen Federung 1 in einem querausgelenktem Zustand, so dass sich die Längsrichtung der Federung 1 aus der Blattebene erhebt. Die Federung 1 umfasst eine Hydraulikzylinderanordnung 2 mit einem Hydraulikzylinder 3 und einem darin hin- und herbewegbaren Zylinderkolben 4. Der Kolbenraum 10, also der durch den Zylinderkolben kompressierbare Raum im Hydraulikzylinder 3 ist mit einem Druckspeicher 9 (in Fig.1 nicht dargestellt) verbunden, so dass bei einer vertikalen Krafteinwirkung, welche zu einem Einschieben des Hydraulikzylinders 4 führt, die gewünschte Dämpfungscharakteristik zum Tragen kommt.

[0042] Sowohl der Hydraulikzylinder 3 wie auch der Zylinderkolben 4 weisen an ihrem jeweils distalen Abschnitt einen Befestigungsteller 7 auf, an dem ein Federsegment 5, 6 angeordnet ist.

[0043] Der Befestigungsteller 7 weist in der dargestellten Querschnittsansicht eine Bogenform auf, die von einer Längsmittelachse der Hydraulikzylinderanordnung 2 nach außen hin ansteigt. Dabei ist an den Befestigungstellern 7 jeweils an der von der Hydraulikzylinderanordnung 2 abgewandten Seite ein zugehöriges Federsegment 5, 6 angeordnet, das mehrere in Querrichtung zueinander versetzte Schichten 8 aufweist. Die in Querrichtung nebeneinander angeordneten Schichten sorgen für eine Bewegbarkeit bei einem Querversatz, sorgen aber gleichzeitig für eine Steifigkeit in vertikaler Richtung.

[0044] In Fig. 1 ist die Federung 1 um die Länge A querausgelenkt. Die nicht querausgelenkte Federung 1 ist dabei noch teilweise in der Fig. 1 skizziert, um eine bessere Vorstellung der nicht-ausgelenkten Federung zu erhalten. Das von der Hydraulikzylinderanordnung 2 abgewandte bogenförmige Ende des jeweiligen Federsegments 5, 6 wirkt dabei mit einem korrespondierend geformten Federsegmentgegenstück 32 zusammen, das im Querschnitt gesehen eine bauchige sich hin zur Federung erstreckende Form aufweist und mit dem jeweiligen distalen Bereich eines Federsegments 5, 6 verbunden ist. Das Federsegmentgegenstück 32 ist dabei starr und besitzt keine elastischen Eigenschaften, sondern hat die primäre Aufgabe eine Verbindung zwischen einem zu federnden Element und der Federung zu schaffen.

[0045] Bei der dargestellten Querauslenkung der Federung 1 erkennt man zudem die hierdurch hervorgerufene Deformation der einzelnen Schichten 8 der Federsegmente 5, 6. Gut zu erkennen ist dies bspw. in den unterem Federsegment 6, da dort die links angeordneten Schichten 8 gestreckt und die rechts angeordneten Schichten 8 gestaucht dargestellt sind. Dennoch bleibt auch bei einer Querauslenkung die prinzipielle durch die Federung erzielbare Vertikaldämpfung erhalten.

[0046] Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Schienenfahrzeugs 15, das die erfindungsgemäße hydropneumatische Federung 1 aufweist. Man erkennt ein Fahrwerk 17, das mit der Federung 1 gegenüber einem Wagenkasten 16 gefedert ist. Das Federbein 1 ist dabei in der Mitte des Fahrwerks 17 angeordnet. Die eigentliche Hydraulikzylinderanordnung 2 ist zwischen zwei Schichtfedersegmenten 5, 6 angeordnet. Dabei kann es mehr als ein oberes Schichtfedersegment 5 geben, die dann in Längsrichtung versetzt vorgesehen sind. Das obere und das untere Segment 5, 6 sind jeweils bogenförmig ausgeführt, wobei die von der Hydraulikzylinderanordnung 2 abstehende Außenfläche der Segmente 5, 6 konkav zur Hydraulikzylinderanordnung 2 ausgebildet ist. Durch entsprechende Wahl der Radien sowie der Schubsteifigkeit der Segmente 5, 6, kann eine beliebige Quersteifigkeit erzeugt werden. Die Vertikalsteifigkeit wird durch den Durchmesser des Kolbens 4 sowie das Volumen des Federspeichers 9 bestimmt.

[0047] Die weiteren Funktionen zum Federn des Wagenkastens 16 bleiben weitgehend gleich zu einem klassischen, aus dem Stand der Technik bekannten Fahrwerk 17. So gibt es Wankstabilisatoren 27, eine progressive Querfederung 26 in Form eines Gummipuffers oder einer Querfederrolle, einen Querdämpfer 25 und einen Vertikaldämpfer 24. Der Querdämpfer 25 kann typischerweise als semi-aktiver Dämpfer, als aktive Querfederung, als Aktuator für ein Hold-off-Device (System zur Begrenzung einer Seitenverschiebung während einer gefahrenen Kurve, um das als unkomfortabel empfundene Anliegen an einem Anschlag zu verhindern) oder als Neigeaktuator ausgeführt werden.

[0048] Die Vertikaldämpfer 24 werden vorteilhafterweise gekoppelt oder semi-aktiv ausgeführt. Zur Minderung bzw. Elimination des negativen Einflusses der Reibung des Kolbens werden die beiden Vertikaldämpfer gekoppelt oder semi-aktiv angesteuert, so dass diese nur Wankbewegungen dämpfen, da die vertikale Dämpfung bereits durch die Reibung gegeben ist. Zusätzlich kann die Vertikalsteifigkeit der Federung 1 reduziert werden, um zusätzlich den Reibungseinfluss zu reduzieren. Mittels einer entsprechender Gestaltung der Kinematik des Wankstabilisators 27 (Schrägstellung der Stangen führt zu einer Erzeugung eines virtuellen Drehpunktes im Bereich des Wagenkasten-Schwerpunkts), entsprechender Wahl der Radien der oberen und unteren Schichtfedersegmente 5, 6 sowie optionalerweise Verwendung eines Aktuators anstelle des Querdämpfers 25 kann mit der erfindungsgemäßen Federung 1 eine Wankkompensation oder auch eine vollständig aktive Neigung realisiert werden.

[0049] Mittels Wahl des Leitungsquerschnitts der Verbindung 11 vom Hydraulikzylinder 3 zum Federspeicher 9 und/oder einem zusätzlichem Ventil oder einer Drossel in der Verbindungsleitung 11, kann die Dämpfung der vertikalen Bewegungen zusätzlich angepasst werden. Eine aktive Regelung des Dämpfungsventils ist ebenfalls umsetzbar.

[0050] In Fig. 2 erkennt man neben der Fahrwerkseinheit 17 und dem darüber angeordnetem Wagenkasten 16 eine dazwischen angeordnete Federung 1, die zusammen mit weiteren Stabilisationsmechanismen, wie Wankstabilisatoren 27, Querdämpfer 25, Vertikaldämpfer 24, etc. ein gesamtes Federsystem für das Fahrzeug 15 erzeugt. Der auf dem Gleis 33 abrollende Radsatz 31 ist dabei über eine Radsatzführung 30 sowie einer Primärdämpfung 29 und Primärfederung 28, welche nur das auf dem Gleis 33 abrollende Rad 31 dämpft bzw. federt, an die Fahrwerkseinheit 17 angebunden.

[0051] Für eine Vertikaldämpfung von Fahrwerkseinheit 17 und dem darüber angeordneten Wagenkasten 16 ist die erfindungsgemäße Federung 1 vorgesehen, die mit ihrem oberen Federsegment 5 zum Wagenkasten 16 und ihrem unteren Federsegment 6 zur Fahrwerkseinheit 17 gerichtet ist. In einer -wie in Fig. 2 dargestellten- einfachen Umsetzung, steht das obere Federsegment 5 dabei in direktem Kontakt mit dem Wagenkasten 16 oder einer Traverse 18 des Wagenkastens 16 und das untere Federsegment 6 in einem direktem Kontakt mit der Fahrwerkseinheit 17. Dem Fachmann ist aber klar, dass auch ein oder mehrere Elemente zwischen dem jeweiligen Federsegment 5, 6 und dem Wagenkasten 16 bzw. der Fahrwerkseinheit 17 zwischengeschoben werden können, ohne die wesentlichen Vorteile der Erfindung zu verlieren.

[0052] Im Falle eines Ausfalls der hydropneumatischen Federung 1 wird eine sogenannte Notfederung benötigt, welche einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs auch bei ausgefallener hydropneumatischer Federung 1 erlaubt. Diese Notfederung kann in Serie oder auch parallel zur erfindungsgemäßen Federung 1 eingebaut werden.

[0053] Fig. 3 zeigt dabei verschiedene Varianten möglicher Ausführungen von Notfedern, wobei die Varianten "c" und "f" in Kombination mit der erfindungsgemäßen Federung 1 als besonders vorteilhaft angesehen werden.

[0054] Die Variante "a" weist keine Notfeder auf, sondern zeigt lediglich die Federung 1 in direkter Verbindung mit einer Traverse 18 zur Befestigung am Wagenkasten 16.

[0055] Variante "b" zeigt die mögliche Umsetzung einer Notfeder, indem eine Konusfeder 20 in den Zylinderkolben 4 integriert ist. Fällt die hydropneumatische Federung 1 aus, da sie bspw. ein Leck aufweist, sinkt der Zylinderkolben 4 auf den Hydraulikzylinderboden 14 ab, besitzt aber weiterhin eine vertikale Dämpfeigenschaft, da in den Kolben 4 eine Konusfeder 20 integriert ist. Die Konusfeder 20 ist dabei zwischen der zu dem Hydraulikzylinder 3 zugewandten Seite des Befestigungstellers 7 und einem in den Zylinder 3 eintauchenden Abschnitt des Kolbens angeordnet.

[0056] Bei Variante "c" werden zwei Konusfedern 20 um eine Breitenmitte in Querrichtung versetzt angeordnet. Das Zusammenwirken mit dem oberen Federsegment 5 der Federung 1 erfolgt dabei über ein sogenanntes Joch 19, das eine Verbindung zu der Traverse 18 über die beiden Konusfedern 20 erzeugt. Diese Konusfedern sind dabei an den beiden Endabschnitten in Querrichtung des Jochs 19 angeordnet und sorgen für eine Anordnung der Konusfedern 20 in Serie zu der hydropneumatischen Federung 1. Fällt nun die hydropneumatische Federung 1 aus, ist durch die beiden Konusfedern 20 eine Notfederung vorhanden.

[0057] Das Joch 19 mit seinen beiden Konusfedern 20 kann dabei auch um 90° rotiert angeordnet werden, so dass die beiden Konusfedern 20 nicht in Querrichtung sondern in Längsrichtung des Fahrzeugs 15 beabstandet sind.

[0058] Variante "d" zeigt die Umsetzung einer Notfeder, indem zwei Konusfedern 20 in der Traverse 18 gelagert sind, wobei die Konusfedern 20 direkt in einer Befestigung mit dem Wagenkasten 16 integriert sind.

[0059] Bei Variante "e" wird eine elastische Traverse 18' verwendet, die die Funktion einer Notfeder übernehmen kann, sollte die hydropneumatische Federung 1 ausfallen. Durch das Aufsetzen des Wagenkastens 16 auf die elastische Traverse 18' ist eine vertikale Dämpfung direkt durch die Elastizität der Traverse 18' gegeben.

[0060] Bei Variante "f" wird der Hydraulikzylinder 3 direkt in eine Konusfeder eingesetzt, welche die Notfederfunktion übernimmt. Die Konusfeder 20 ist weiter über eine sog. Glocke 21 mit dem unteren Schichtfedersegment 6 verbunden.

[0061] Die Federungselemente der Notfederung sind in den voranstehenden Varianten "b" bis "f" als Konusfedern 20, die vorzugsweise Gummi-Konusfedern sind, umgesetzt. Es sind jedoch auch andere Formen wie z.B. reine Gummischichtfedern, etc. denkbar.

[0062] Fig. 4 zeigt eine an die Variante "c" der Fig. 3 angelehnte Umsetzung in einer etwas detailreicheren Darstellung, wobei hier die beiden Konusfedern 20 jedoch in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.

[0063] Im zentralen Bereich des Fahrwerks 17 ist in der Regel die sog. Längsmitnahme angeordnet. Diese besteht in der Regel aus einem Drehzapfen, Gleitelementen oder einer sog. Lemniskate. Über diese Konstruktion werden die Längskräfte übertragen, so dass diese unabhängig von der Ausdrehbewegung sowie vom Querweg übertragen werden können. Eine von der erfindungsgemäßen Federung 1 unabhängige Längsmitnahme, führt zu einer aufwendigen und komplexen mechanischen Konstruktion. Deshalb ist es von Vorteil, die Längsmitnahme in die Federung 1 zu integrieren. Fig. 4 zeigt daher eine Schnittansicht in Längsrichtung durch eine vollständige Federung 1 mit Notfederung und Längsmitnahme.

[0064] Das untere Schichtfedersegment 6 ist als einzelne Feder ausgeführt und ist im Nickzentrum des Fahrwerks 17 angeordnet. Die beiden oberen Federsegmente 5 sind in Längsrichtung des Fahrzeugs 15 versetzt angeordnet, so dass das Hydraulikzylinderanordnung 2, das auch als Federbein bezeichnet werden kann, in vertikaler Richtung stabilisiert wird. Zwischen der Traverse 18 und den oberen Schichtfedersegmenten 5 ist ein sog. Joch 19 mit integrierten Notfedern in Form von zwei in Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandeten Konusfedern 20 angeordnet. Dabei ist der innere Konuszapfen direkt an der Traverse 18 montiert und der diesen Zapfen umgebende kegelabschnittförmige Bestandteil der Konusfeder 20 an dem Joch 19 befestigt. Für die eigentliche Längsmitnahme sind zusätzlich zwei Längspuffer 22 und vier Längsanschläge 23 vorgesehen.

[0065] Die Charakteristik der Längsmitnahme teilt sich bei der vorliegenden Erfindung in die folgenden drei Bereiche auf:

• a) bei kleinen Bewegungen liegt eine niedrige Steifigkeit vor, so dass sich dadurch eine optimale Entkoppelung des Fahrwerks 17 vom Wagenkasten 16 erreichen lässt. Die Steifigkeit wird über die Schubsteifigkeiten der oberen und unteren Schichtfedersegmente 5, 6 gebildet. Ferner ist diese Charakteristik vor allem in den Zuständen ohne Antriebs- und Bremskräften wirksam.

  b) eine elastische, progressive Charakteristik wird vorliegend über die Längspuffer 22 definiert. Der zum Längspuffer 22 zugehörige Anschlag 23 zwischen Zylinderanordnung 2 und Fahrwerkrahmen 17 ist dabei in Kontakt. Diese Charakteristik ist vor allem in den Zuständen mit Antriebs- und Bremskräften wirksam.

  c) ein Anschlag mit sehr hoher Steifigkeit tritt bspw. dann auf, wenn ein Längsstoß von bis zu 5g der Fahrwerkmasse zu so hohen Kräften führt, welche nicht mehr über den Federung 1 bzw. über die Gummipuffer 22 geführt werden können. Bei so hohen Kräften kommen alle Anschläge 23 in Aktion. Die Kraft geht dann von der Traverse 18 über die Konusfedern 20, das Joch 19 in den Puffer 22 mit internem Anschlag 23, dann auf die Glocke 21 und direkt wieder über den Anschlag 23 auf den Rahmen 17.

[0066] In Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Hydraulikanordnung 2 gezeigt, bei der über einen Innenzylinder 12 die Funktionalität einer Niveauregulierung realisiert wird.

[0067] Neben der in Fig. 5 gezeigten Umsetzung einer Niveauregulierung kann diese auch durch ein mechanisches Niveauregulierventil erfolgen. So kann bspw. der Abstand vom Fahrwerk 17 zum Wagenkasten 16 gemessen werden und in Abhängigkeit davon der im Federspeicher vorherrschende Druck variiert, so dass es zu einem Ein- oder Ausfahren des Kolbens 4 aus dem Zylinder 3 kommt. Eine Abstandsmessung von Fahrwerk 17 und Wagenkasten 16 kann in den Vertikaldämpfern 24 integriert sein, wobei es aber auch möglich ist, eine separate Abstandsmessung im Bereich der Vertikaldämpfer vorzusehen, die vorzugsweise in der Mitte des Fahrzeugs 15 erfolgt.

[0068] Weiter ist möglich, dass die Abstandsmessung in der Hydraulikzylinderanordnung 2 integriert ist.

[0069] Für eine betriebliche Höhenverstellung (das sogenannte Levelling) wird eine Höhen- bzw. Abstandsmessung vom Wagenkasten 16 zum Bahnsteig (z.B. via Radar, Laser, etc.) durchgeführt und über ein elektrisches Ventil die Feder entsprechend angehoben oder abgesenkt.

[0070] Zum Durchführen eines Levellings oder auch zum Ausgleich der Radabnutzung muss der Abstand von Fahrwerkseinheit 17 und Wagenkasten 16 anpassbar sein.

[0071] Wie in der Schnittansicht der Fig. 5 ersichtlich, kann dazu in der Hydraulikanordnung 2 ein zweiter Kolben 12, der sogenannte Innenkolben 12 installiert sein, welcher über eine separate Ölversorgung und Steuerung/Regelung ansteuerbar ist. Der Innenzylinderkolben 12 ist dabei zwischen dem Hydraulikzylinderboden 14 und dem aus dem Zylinder 3 herausstehenden Zylinderkolben 4 angeordnet. Über eine separate Fluidleitung 13 ist es möglich, den Innenzylinderkolben 12 im Inneren des Hydraulikzylinders 3 zu bewegen, so dass dieser den für den Zylinderkolben 4 zu Verfügung stehenden Kolbenraum 10 verringern kann. Dadurch wird der Druck in dem Druckspeicher 9 und dem Kolbenraum 10 ansteigen und ein Anheben des Zylinderkolbens 4 aus dem Hydraulikzylinder 3 bewirken.

[0072] Für den Ausgleich der Radabnutzung und zum Durchführen eines Levelling wird lediglich ein Schnellanschluss zur Verfügung gestellt, so dass in der Werkstätte mit einer entsprechenden Vorrichtung rasch ein Höhenausgleich realisiert werden kann, indem die für das korrekte Levelling erforderliche Fluidmenge unter den Innenzylinderkolben eingebracht wird.

[0073] Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidzufuhr über die separate Fluidleitung 13 auch in Abhängigkeit eines gemessenen Abstands vom Wagenkasten 16 zu einem Bahnsteig oder der Fahrwerkseinheit 17 automatisch eingestellt werden. Dazu wird einfach über die separate Fluidleitung 13 die entsprechende Menge an Fluid eingeführt bzw. abgelassen, so dass man die gewünschte Höhe des Wagenkastens 16 erreicht.

[0074] Zur Erzeugung des hydraulischen Drucks, welche bspw. zur Niveauregulierung sowie zum Ausgleich von Leckagen genutzt werden kann, kann eine hydraulische Leistungseinheit vorgesehen sein. Diese kann entweder in kompakter Form direkt an der Hydraulikzylinderanordnung 2 oder separat in der Fahrwerkseinheit 17 angeordnet sein. Eine Anordnung am Wagenkasten 16, um damit die typischerweise zwei mit dem Wagenkasten 16 in Verbindung stehenden Fahrwerkseinheiten 17 zu verbinden und so die dort angeordneten Abnehmer von Hydraulikfluid zu versorgen, ist ebenfalls denkbar. Vorteilhafterweise ist in eine solche hydraulische Leistungseinheit ist mit Vorteil auch gleich die elektrische und/oder elektronische Steuerung integriert.

[0075] Da zur reinen Niveauregulierung sowie zum Ausgleich von Leckage sehr wenig Energie benötigt wird, kann das System auch mit einer autarken Energieversorgung ausgerüstet werden.

[0076] So können beispielsweise die laufend Druckänderungen in der Hydraulikzylinderanordnung 2 als Energiequelle genutzt werden. Diese Energie wird über einen kleinen Generator genutzt, um eine Batterie zu laden, welche die Stromversorgung der Elektronik, Sensorik, der Ventile sowie auch der Pumpe sicherstellt. Das Prinzip des Generators basiert vorzugsweise auf der Nutzung von Druckänderungen in der Hydraulikzylinderanordnung 2, welche über kleine Bewegungen über entsprechende Generatoren in elektrische Energie umgewandelt werden.

Bezugszeichenliste:

[0077] 

1

hydropneumatische Federung

2

Hydraulikzylinderanordnung

3

Hydraulikzylinder

4

Zylinderkolben

5

oberes Federsegment

6

unteres Federsegment

7

Befestigungsteller

8

Schichten eines Federsegments

9

Druckspeicher

10

kompressierbarer Raum der Hydraulikzylinderanordnung

11

Verbindungsleitung

12

Innenzylinderkolben

13

separate Fluidleitung

14

Hydraulikzylinderboden

15

Fahrzeug

16

Wagenkasten

17

Fahrwerkseinheit / Fahrwerksrahmen

18

Traverse

18'

elastische Traverse

19

Joch

20

Konusfeder

21

Glocke

22

Längspuffer

23

Anschläge zum Begrenzen einer Längsbewegung

24

Vertikaldämpfer

25

Querdämpfer

26

Querpuffer

27

Wankstabilisator

28

Primärfederung Radsatz

29

Primärdämpfung Radsatz

30

Radsatzführung

31

Radsatz

32

Federsegmentgegenstück

33

Gleis

A

Querauslenkung

Ansprüche

1. Hydropneumatische Federung (1) geeignet für die Verwendung bei/ in einem Fahrzeug (15), insbesondere Schienenfahrzeug, umfassend:

eine Hydraulikzylinderanordnung (2) mit einem Hydraulikzylinder (3) und einem in dem Hydraulikzylinder (3) hin- und herbewegbaren Zylinderkolben (4),

ein erstes Federsegment (5), das an einem der beiden Längsenden der Hydraulikzylinderanordnung (2) angeordnet ist, und

ein zweites Federsegment (6), das an dem anderen der beiden Längsenden der Hydraulikzylinderanordnung (2) angeordnet ist, wobei

die jeweiligen Längsenden der Hydraulikzylinderanordnung (2) und die zugehörigen Federsegmente (5, 6) jeweils so ausgelegt sind, dass diese einen nach innen zur Hydraulikzylinderanordnung (2) gewölbte Bogenform bilden,

der Hydraulikzylinder (3) wie auch der Zylinderkolben (4) jeweils starr mit einem Befestigungsteller (7) verbunden sind, der in einem Querschnitt eine nach innen zur Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung (2) abfallende Bogenform, bspw. eine Kreisbogenform aufweist, so dass diese einen Punkt mit minimalen Abstand nahe oder an der Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung (2) besitzt,

auf dem an der von der Hydraulikzylinderanordnung (2) abgewandten Seite des jeweiligen Befestigungstellers (7) das jeweilige Federsegment (5, 6) angeordnet ist, und

die Federsegmente (5, 6) Schichtfedersegmente sind, bspw. Gummischichtfedern, die mehrere nebeneinander angeordnete Schichten (8) aufweisen, so dass mehrere Schichten (8) senkrecht zur Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung (2) vorgesehen sind, um eine hohe vertikale Drucksteifigkeit zu erreichen.

2. Federung (1) nach Anspruch 1, wobei die Bogenform eine Kreisbogenform ist, die vorzugsweise zu einer Längsachse der Hydraulikzylinderanordnung (2) hin ihren Tiefpunkt bzw. Hochpunkt aufweist.

3. Federung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein Druckspeicher (9), bspw. in Form eines Blasen-, Membran- oder Federspeichers vorgesehen ist, der mit dem durch den Zylinderkolben (4) kompressierbaren Raum (10) der Hydraulikzylinderanordnung (2) über eine Verbindungsleitung (11) verbunden ist, wobei vorzugsweise die Verbindungsleitung (11) einen großen Leitungsquerschnitt aufweist, damit keine oder nur eine minimal dämpfende Wirkung entsteht.

4. Federung (1) nach Anspruch 3, ferner mit einer Blende oder einem Ventil in der Verbindungsleitung (11), um die vertikale Dämpfcharakteristik passiv oder aktiv zu beeinflussen.

5. Federung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Innenzylinderkolben (12) in dem Hydraulikzylinder (3), der über eine separate Fluidleitung (13) ansteuerbar ist und dazu ausgelegt ist, den durch den Zylinderkolben (4) kompressierbaren Raum (10) der Hydraulikzylinderanordnung (2) in seiner Größe zu variieren, wobei vorzugsweise der Innenzylinderkolben (12) zwischen Hydraulikzylinderboden (14) und dem in den Hydraulikzylinder (3) eingesteckten Ende des Zylinderkolbens (4) angeordnet ist und die separate Fluidleitung (13) durch den Hydraulikzylinderboden (14) geführt ist.

6. Federung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer hydraulischen Leistungseinheit, um Hydraulikfluid unter einem gewissen Druck der Hydraulikzylinderanordnung (2) bereitzustellen, wobei vorzugsweise die hydraulische Leistungseinheit an der Hydraulikzylinderanordnung (2) angeordnet ist.

7. Fahrzeug (15), insbesondere Schienenfahrzeug, umfassend:

einen Wagenkasten (16), und

eine Fahrwerkseinheit (17), wobei

der Wagenkasten (16) über ein Federungssystem auf der Fahrwerkseinheit (17) abgestützt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Federungssystem eine hydropneumatische Federung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei die Federung (1) vorzugsweise den oben liegenden Wagenkasten (16) mit einem der beiden Federsegmente (5, 6) und die darunter angeordnete Fahrwerkseinheit (17) mit dem anderen Federsegment (5, 6) kontaktiert.

8. Fahrzeug (15) nach Anspruch 7, wobei das zum Wagenkasten (16) gerichtete Federsegment (5) mehrere in Längsrichtung des Fahrzeugs (15) zueinander beabstandeten separate Federsegmenteinheiten umfasst, und vorzugsweise das zur Fahrwerkseinheit (17) gerichtete Federsegment (6) mehrere in Längsrichtung des Fahrzeugs (15) zueinander beabstandeten separate Federsegmenteinheiten umfasst.

9. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, wobei die Federung (1) in einer Höhe des Fahrzeugs (15) angeordnet ist, so dass das untere, also das der Fahrwerkseinheit (17) zugeordnete Federsegment (6) im Nickzentrum der Fahrwerkseinheit (17) zum liegen kommt.

10. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei sich das obere, also das dem Wagenkasten (16) zugeordnete Federsegment (5) direkt am Wagenkasten (16), einer Traverse (18) oder an einem Joch (19), das zur Integration einer Notfederung dient, abstützt.

11. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei eine Konusfeder (20), vorzugsweise aus Gummi, zwischen dem Hydraulikzylinder (3) und dem unteren Federsegment (6) angeordnet ist, um eine Notfederung umzusetzen.

12. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, wobei mindestens zwei, idealerweise vier Konusfedern (20) oberhalb des oberen Federsegments (5) in Serie zur Federung (1) zwischen einem mit der Federung (1) zusammenwirkenden Joch (19) und einer Traverse (18) oder dem Wagenkasten (16) vorgesehen ist, um eine Notfederung umzusetzen, wobei vorzugsweise die mindestens zwei Konusfedern (20) in Längs- oder Querrichtung des Fahrzeugs (15) versetzt zueinander angeordnet sind.

13. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, wobei an einem äußeren Rand zwischen einer Traverse (18) und dem Wagenkasten (16) Konusfedern (20) als Notfederung vorgesehen sind und/oder eine elastische Traverse (18) in Serie zur hydropneumatischen Federung (1) als Notfederung dient.

14. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 13, wobei das oben angeordnete Federsegment (5) mit einem Joch (19) in Kontakt ist, zu dem die hydropneumatische Federung (1) in Längsrichtung des Fahrzeug (15) ein gewisses Spiel aufweist, und der obere Bestandteil der Federung (1), die sogenannte Glocke (21), mindestens einen Längspuffer (22), insbesondere in Form einer Gummifeder mit internem Anschlag, zwischen dem mit dem Wagenkasten (16) verbundenen Joch (19) und der Glocke (21) besitzt, um eine progessive Längsdämpfungscharakteristik zu erzeugen, wobei vorzugsweise das Joch (19) die Glocke (21) in Längsrichtung des Fahrzeugs (15) haubenartig umgreift.

15. Fahrzeug (15) nach Anspruch 14, wobei ferner die Fahrwerkseinheit (17) Anschläge (23) zum Begrenzen einer Längsbewegung des Hydraulikzylinders (3) und der Glocke (21) aufweist, um hohe Stoßkräfte in Längsrichtung des Fahrzeugs (15) zu übertragen.

16. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 14, fortgebildet mit den Merkmalen des Anspruchs 6, wobei die hydraulische Leistungseinheit separat in der Fahrwerkseinheit (17) oder in dem Wagenkasten (16) angeordnet ist.

17. Fahrzeug (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 15, ferner mit einem Generator, der aus Druckänderungen der Hydraulikzylinderanordnung (2) elektrische Energie erzeugt, wobei vorzugsweise diese Energie dazu genutzt wird, die hydraulische Leistungseinheit des Anspruchs 6 zu versorgen.

Claims

1. Hydropneumatic suspension (1) suitable for use in a vehicle (15), in particular a rail vehicle, comprising:

a hydraulic cylinder arrangement (2) having a hydraulic cylinder (3) and a cylinder piston (4) that is movable back and forth in the hydraulic cylinder (3),

a first spring segment (5), which is arranged at one of the two longitudinal ends of the hydraulic cylinder arrangement (2), and

a second spring segment (6), which is arranged at the other of the two longitudinal ends of the hydraulic cylinder arrangement (2), wherein

the respective longitudinal ends of the hydraulic cylinder arrangement (2) and the associated spring segments (5, 6) are designed in each case in such a way that they form an arc shape curving inwards towards the hydraulic cylinder arrangement (2),

the hydraulic cylinder (3) as well as the cylinder piston (4) are each rigidly connected to a mounting plate (7), which, in cross-section, has an arc shape, for example a circular arc shape, sloping inwards towards the longitudinal axis of the hydraulic cylinder arrangement (2), such that this arc shape has a point at a minimal distance near or on the longitudinal axis of the hydraulic cylinder arrangement (2),

the spring segments (5, 6) are each arranged on the side of the respective mounting plate (7) facing away from the hydraulic cylinder arrangement (2), and

the spring segments (5, 6) are layered spring segments, for example layered rubber springs, which preferably have a plurality of layers (8) arranged side by side, such that a plurality of layers (8) are provided perpendicularly to the longitudinal axis of the hydraulic cylinder arrangement (2) in order to achieve a high vertical compressive strength.

2. Suspension (1) according to claim 1, wherein the arc shape is a circular arc shape, which preferably has its lowest point or highest point facing a longitudinal axis of the hydraulic cylinder arrangement (2).

3. Suspension (1) according to one of the preceding claims, wherein, furthermore, a pressure accumulator (9), for example in the form of a bladder accumulator, diaphragm accumulator or spring-loaded accumulator, is provided, which is connected by way of a connecting line (11) to the chamber (10) of the hydraulic cylinder arrangement (2) that is compressible by the cylinder piston (4), wherein the connecting line (11) preferably has a large line cross-section such that only a minimum or no damping effect occurs.

4. Suspension (1) according to claim 3, further comprising a restrictor or a valve in the connecting line (11) for passively or actively influencing the vertical damping characteristic.

5. Suspension (1) according to one of the preceding claims, further comprising an internal cylinder piston (12) in the hydraulic cylinder (3), which can be driven via a separate fluid line (13) and is designed to vary the size of the chamber (10) of the hydraulic cylinder arrangement (2) that is compressible by the cylinder piston (4), wherein the internal cylinder piston (12) is preferably arranged between the hydraulic cylinder base (14) and the end of the cylinder piston (4) that is inserted in the hydraulic cylinder (3), and the separate fluid line (13) is routed through the hydraulic cylinder base (14).

6. Suspension (1) according to one of the preceding claims, further comprising a hydraulic power unit for providing hydraulic fluid under a certain pressure to the hydraulic cylinder arrangement (2), wherein the hydraulic power unit is preferably arranged on the hydraulic cylinder arrangement (2).

7. A vehicle (15), in particular a rail vehicle, comprising:

a vehicle body (16), and

a chassis unit (17), wherein

the vehicle body (16) is supported on the chassis unit (17) by way of a suspension system,

characterized in that

the suspension system comprises a hydropneumatic suspension (1) according to one of the preceding claims, wherein the suspension (1) preferably contacts the vehicle body (16) on top with one of the two spring segments (5, 6) and the chassis unit (17) arranged below with the other spring segment (5, 6).

8. Vehicle (15) according to claim 7, wherein the spring segment (5) directed towards the vehicle body (16) comprises a plurality of separate spring segment units spaced apart in the longitudinal direction of the vehicle (15), and the spring segment (6) directed towards the chassis unit (17) preferably comprises a plurality of separate spring segment units spaced apart in the longitudinal direction of the vehicle (15).

9. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 or 8, wherein the suspension (1) is arranged at a height of the vehicle (15) such that the lower spring segment (6), i.e. the spring segment associated with the chassis unit (17), comes to rest at the pitch centre of the chassis unit (17).

10. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 9, wherein the upper spring segment (5), i.e., the spring segment associated with the vehicle body (16), is supported directly on the vehicle body (16), on a cross-member (18) or on a yoke (19), which serves to integrate an emergency suspension.

11. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 10, wherein a conical spring (20), preferably made of rubber, is arranged between the hydraulic cylinder (3) and the lower spring segment (6) so as to implement an emergency suspension.

12. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 11, wherein at least two, ideally four, conical springs (20) are provided above the upper spring segment (5) in series with the suspension (1) between a yoke (19) that cooperates with the suspension (1) and a cross-member (18) or the vehicle body (16) so as to implement an emergency suspension, wherein the at least two conical springs (20) are preferably arranged offset with respect to one another in the longitudinal or transverse direction of the vehicle (15).

13. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 12, wherein conical springs (20) are provided as an emergency suspension on an outer edge between a cross-member (18) and the vehicle body (16), and/or an elastic cross-member (18) in series with the hydropneumatic suspension (1) serves as an emergency suspension.

14. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 13, wherein the spring segment (5) arranged on top is in contact with a yoke (19), in respect of which the hydropneumatic suspension (1) exhibits a certain play in the longitudinal direction of the vehicle (15), and the upper component of the suspension (1), known as the bell (21), has at least one longitudinal buffer (22), in particular in the form of a rubber spring having an internal stop, between the yoke (19) connected to the vehicle body (16) and the bell (21), in order to generate a progressive longitudinal damping characteristic, wherein the yoke (19) preferably engages around the bell (21) in the longitudinal direction of the vehicle (15) like a cap.

15. Vehicle (15) according to claim 14, wherein, furthermore, the chassis unit (17) comprises stops (23) for limiting a longitudinal movement of the hydraulic cylinder (3) and the bell (21), so as to transmit high impact forces in the longitudinal direction of the vehicle (15).

16. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 14, further developed with the features of claim 6, wherein the hydraulic power unit is arranged separately in the chassis unit (17) or in the vehicle body (16).

17. Vehicle (15) according to one of the preceding claims 7 to 15, further comprising a generator, which generates electrical energy from pressure changes in the hydraulic cylinder arrangement (2), wherein this energy is preferably used to supply the hydraulic power unit of claim 6.

Revendications

1. Suspension hydropneumatique (1) adaptée pour être utilisée sur/dans un véhicule (15), en particulier un véhicule sur rails, comprenant :

un ensemble de vérin hydraulique (2) avec un vérin hydraulique (3) et un piston de vérin (4) pouvant effectuer des mouvements de va-et-vient dans un vérin hydraulique (3),

un premier segment de ressort (5), qui est disposé sur une des deux extrémités longitudinales de l'ensemble de vérin hydraulique (2), et

un deuxième segment de ressort (6), qui est disposé sur l'autre des deux extrémités longitudinales de l'ensemble de vérin hydraulique (2), dans laquelle

les extrémités longitudinales respectives de l'ensemble de vérin hydraulique (2) et les segments de ressort (5, 6) associés sont conçus respectivement de telle sorte que ceux-ci forment un forme d'arc bombée vers l'intérieur vers l'ensemble de vérin hydraulique (2),

le vérin hydraulique (3) ainsi que le piston de vérin (4) sont raccordés respectivement de manière rigide à un organe de réglage de fixation (7), qui présente dans une section transversale une forme d'arc tombant vers l'intérieur vers l'axe longitudinal de l'ensemble de vérin hydraulique (2), par exemple une forme d'arc de cercle, de sorte que celle-ci possède un point avec une distance minimale à proximité ou sur l'axe longitudinal de l'ensemble de vérin hydraulique (2),

sur lequel le segment de ressort (5, 6) respectif est disposé sur le côté, opposé à l'ensemble de vérin hydraulique (2), de l'organe de réglage de fixation (7) respectif, et

les segments de ressort (5, 6) sont des segments de ressort stratifiés, par exemple des ressorts à couches de caoutchouc, qui présentent plusieurs couches (8) disposées côte à côte de sorte que plusieurs couches (8) sont prévues de manière perpendiculaire par rapport à l'axe longitudinal de l'ensemble de vérin hydraulique (2) pour atteindre une rigidité à la pression verticale élevée.

2. Suspension (1) selon la revendication 1, dans laquelle la forme d'arc est une forme d'arc de cercle, qui présente de préférence son point bas ou son point haut en direction d'un axe longitudinal de l'ensemble de vérin hydraulique (2).

3. Suspension (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle est prévu en outre un accumulateur de pression (9), par exemple sous la forme d'un accumulateur à vessie, à membrane ou à ressort, qui est raccordé à l'espace (10), pouvant être compressé par le piston de vérin (4), de l'ensemble de vérin hydraulique (2) par l'intermédiaire d'un conduit de raccordement (11), dans lequel de préférence le conduit de raccordement (11) présente une section transversale de conduit de grande taille afin de ne produire aucun effet d'amortissement ou de ne produire qu'un effet d'amortissement minimal.

4. Suspension (1) selon la revendication 3, avec en outre un diaphragme ou une soupape dans le conduit de raccordement (11) pour influencer de manière passive ou active la caractéristique d'amortissement verticale.

5. Suspension (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, avec en outre un piston de vérin intérieur (12) dans le vérin hydraulique (3), qui peut être piloté par l'intermédiaire d'un conduit de fluide (13) séparé et qui est configuré pour faire varier la taille de l'espace (10) pouvant être comprimé par le piston de vérin (4) de l'ensemble de vérin hydraulique (2), dans laquelle de préférence le piston de vérin intérieur (12) est disposé entre le fond de vérin hydraulique (14) et l'extrémité, enfichée dans le vérin hydraulique (3), du piston de vérin (4) et le conduit de fluide (13) séparé mène à travers le fond de vérin hydraulique (14).

6. Suspension (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, avec en outre une unité de puissance hydraulique, pour fournir un fluide hydraulique à une certaine pression de l'ensemble de vérin hydraulique (2), dans laquelle de préférence l'unité de puissance hydraulique est disposée sur l'ensemble de vérin hydraulique (2).

7. Véhicule (15), en particulier véhicule sur rails, comprenant :

une caisse de voiture (16), et

une unité de train de roulement (17), dans lequel

la caisse de voiture (16) est soutenue sur l'unité de train de roulement (17) par l'intermédiaire d'un système de suspension,

caractérisé en ce que

le système de suspension présente une suspension hydropneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la suspension (1) met en contact de préférence la caisse de voiture (16) située en haut avec un des deux segments de ressort (5, 6) et l'unité de train de roulement (17) disposée en dessous avec l'autre segment de ressort (5, 6).

8. Véhicule (15) selon la revendication 7, dans lequel le segment de ressort (5) dirigé vers la caisse de voiture (16) comprend plusieurs unités de segment de ressort séparées tenues à distance les unes par rapport aux autres dans le sens de la longueur du véhicule (15), et de préférence le segment de ressort (6) dirigé vers l'unité de train de roulement (17) comprend plusieurs unités de segment de ressort séparées tenues à distance les unes par rapport aux autres dans le sens de la longueur du véhicule (15).

9. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes 7 ou 8, dans lequel la suspension (1) est disposée à une hauteur du véhicule (15) de sorte que le segment de ressort inférieur (6) donc associé à l'unité de train de roulement (17) vient se placer dans le centre de tangage de l'unité de train de roulement (17).

10. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes 7 à 9, dans lequel le segment de ressort supérieur (5) donc associé à la caisse de voiture (16) prend appui directement sur la caisse de voiture (16), une traverse (18) ou un étrier (19), qui sert à l'intégration d'une suspension de secours.

11. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel un ressort conique (20), de préférence composé de caoutchouc, est disposé entre le vérin hydraulique (3) et le segment de ressort inférieur (6) pour mettre en oeuvre une suspension de secours.

12. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel au moins deux, idéalement quatre, ressorts coniques (20) sont prévus au-dessus du segment de ressort supérieur (5) en série par rapport à la suspension (1) entre un étrier (19) coopérant avec la suspension (1) et une traverse (18) ou la caisse de voiture (16) pour mettre en oeuvre la suspension de secours, dans lequel de préférence les au moins deux ressorts coniques (20) sont disposés de manière décalée l'un par rapport à l'autre dans le sens longitudinal ou transversal du véhicule (15).

13. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes 7 à 12, dans lequel sont prévus en tant que suspension de secours des ressorts coniques (20) sur un bord extérieur entre une traverse (18) et la caisse de voiture (16) et/ou une traverse (18) élastique en série par rapport à la suspension hydropneumatique (1) fait office de suspension de secours.

14. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, dans lequel le segment de ressort disposé en haut (5) est en contact avec un étrier (19), par rapport auquel la suspension hydropneumatique (1) présente dans le sens de la longueur du véhicule (15) un certain jeu, et l'élément constitutif supérieur de la suspension (1), que l'on appelle la cloche (21), possède au moins un tampon longitudinal (22), en particulier sous la forme d'un ressort en caoutchouc avec une butée interne, entre l'étrier (19) raccordé à la caisse de voiture (16) et la cloche (21) pour générer une caractéristique d'amortissement longitudinal progressif, dans lequel de préférence l'étrier (19) entoure à la manière d'un capot la cloche (21) dans le sens de la longueur du véhicule (15).

15. Véhicule (15) selon la revendication 14, dans lequel en outre l'unité de train de roulement (17) présente des butées (23) pour délimiter un mouvement longitudinal du vérin hydraulique (3) et de la cloche (21) pour transmettre des forces d'impact élevées dans le sens de la longueur du véhicule (15).

16. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, perfectionné avec les caractéristiques de la revendication 6, dans lequel l'unité de puissance hydraulique est disposée de manière séparée dans l'unité de train de roulement (7) ou dans la caisse de voiture (16).

17. Véhicule (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes 7 à 15, avec en outre un générateur, qui génère de l'énergie électrique à partir de variations de pression de l'ensemble de vérin hydraulique (2), dans lequel de préférence ladite énergie est utilisée pour alimenter l'unité de puissance hydraulique de la revendication 6.

Zeichnung