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Abfederung, insbesondere für Schienenfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft eine elastische Abstützung des Drehgestelles von Schienenfahrzeugen gegenüber dem Wagenkastenrahmen.
Es hat sich im Laufe der Zeit auch bei Schienenfahrzeugen die Erkenntnis durchgesetzt, dass ein ruhiges, für den Fahrgast angenehmes Fahren nur dann erreichbar ist, wenn der Wagenkasten gegenüber dem Fahrzeugrahmen bzw. dem Drehgestell entsprechend abgefedert ist.
Um den Wagenkasten von sämtlichen Erschütterungen frei zu halten, das Auftreten von
Resonanzschwingungen zu vermeiden und ferner die Weiterleitung von Geräuschen auf den Wagen- kasten zu verhindern, ist es notwendig, zwischen ihm und dem Fahrzeugrahmen jede metallische
Verbindung zu vermeiden. Eine elastische Abstützung des Wagenkastens an der Stelle, die für die
Verwendung von Gummimetallagern am geeignetsten wäre, nämlich am Drehzapfen, scheitert meist an den Schwierigkeiten, die die Unterbringung der notwendigen Lager verursacht. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, den Wagenkasten auch seitlich gegenüber dem Drehgestellrahmen elastisch abzustützen.
Da das Drehgestell aber in den Kurven seine Lage zum Rahmen verändert, wären zur elastischen Aufnahme dieser Verschiebungen Federwege notwendig, die von den praktisch verwend- baren Gummimetallagern nicht aufgebracht werden können. Man ist deshalb dazu übergegangen, die mit dem Wagenkasten verbundenen Gummimetallager auf Rollen abzustützen, die im Drehgestell- rahmen in Fahrtrichtung angeordnet sind. Damit ist also in den Kurven die Verschiebung des Dreh- gestelles gegenüber dem Wagenkasten durch Abwälzen der Rollen an den starren Platten der Gummi- metallage ermöglicht und gleichzeitig die senkrechte und waagrechte Abfederung quer zur Fahrt- richtung durch Beanspruchung des Gummis auf Druck bzw. auf Schub erzielt. Der Drehzapfen selbst ist hiebei ebenfalls in ein Gummimetallager eingebettet.
Dieser Ausführung einer Abfederung des
Wagenkastens bei Schienenfahrzeugen haften aber noch immer Mängel an, deren Ursache hauptsächlich darauf zurückzuführen ist, dass die Nachgiebigkeit der zwischen Wagenkasten und Drehgestell eingeschalteten Gummifederung quer zur Fahrtrichtung nicht ausreicht, d. h. die Lagerung zu steif ist.
Noch weichere Gummilager wären aber, selbst wenn sie hergestellt werden könnten, unbrauchbar, weil der Wagen im Hinblick auf die grossen Beschleunigungs- und Verzögerungs kräfte die in der Fahrtrichtung notwendige Stabilität nicht mehr besitzen würde.
Die Erfindung besteht nun darin, dass das Drehgestell mit dem Wagenkastenrahmen über einen Drehgestellzapfen verbunden ist, der in Fahrtrichtung elastisch abgestützt ist und eine auf ihm drehbare Hülse trägt, die sich an der elastischen Abstützung frei abwälzen kann. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, den Drehgestellzapfen von der Übertragung von quer zur Fahrtrichtung wirkenden Kräften zu entlasten. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung liegt darin, dass die erwähnten quer zur Fahrtrichtung wirkenden Kräfte nunmehr durch besondere elastische Lager aufgenommen werden können, die wesentlich weicher ausgebildet sein können, als es sonst mit Rücksicht auf die Stabilität und Sicherheit in Fahrtrichtung möglich wäre.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung werden die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte also über den Drehgestellzapfen und die ihn umgebende Hülse auf quer zur Fahrtrichtung angeordnete Gummimetallager unter Druckbeanspruchung derselben übertragen, während die Rückstellkräfte für die Bewegungen des Wagenkastens. quer zur Fahrtrichtung durch Gummimetallager aufgebracht werden, welche seitlich zwischen Wagenkasten und Drehgestellrahmen angeordnet sind und diese Kräfte unter Schubverformung aufnehmen.
Die zuletzt genannten Lager können gleichzeitig damit
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in der senkrechten Richtung wirkende Kräfte unter Druckverformung aufnehmen und auch in dieser Richtung zur Abfederung des Wagenkastens beitragen.
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verschiedene Fedenmgssysteme. Die in der senkrechten Richtung wirkenden Stösse und Kräfte werden zunächst über die Hauptfeder und dann über die der seitlichen Abstützung dienenden GummimetalIlager aufgenommen, wobei die Federungskonstante dieses Systems durch die Hintereinanderschaltung der beiden Federn sehr weich gehalten werden kann.
Die waagrecht und quer zur Fahrtrichtung wirkenden Kräfte werden durch die seitlich angeordneten elastischen Abstiitzungen unter Schubverformung derselben aufgenommen, wobei ebenfalls durch die grosse Nachgiebigkeit des Gummis gegenüber Schubbeanspruchungen eine geringe Federkonstante des Systems besteht. In der Fahrt-
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die Nachgiebigkeit in den beiden andern Richtungen so gewählt werden, wie es mit Rücksicht auf die Stabilität und Sicherheit des Fahrzeuges erforderlich ist.
Da weiter die auftretenden Kräfte alle unter günstigsten Bedingungen und mit einer verhältnismässig grossen Nachgiebigkeit aufgefangen werden, ist es möglich, den Wagenkastenrahmen selbst entsprechend leichter zu bauen, da er verwindenden Momenten kaum mehr unterworfen ist. Zur Erhöhung der Sicherheit der Verbindung in Fahrtrichtung können die die elastische Führung und Abstützung des Drehzapfens übernehmenden Gummimetallager auch so angeordnet sein, dass sie unter Vorspannung stehen.
Es ist dann aber, um eine freie Beweglichkeit des Drehgestellzapfens in der quer zur Fahrtrichtung liegenden Richtung zu ermöglichen, erforderlich, an dem Zapfen bzw. an der ihn umgebenden Gleithülse lose Rollen anzuordnen, die sich auf den dem Zapfen zugekehrt liegenden Metallplatten der elastischen Lager abrollen. Diese Anordnung hat eine besonders gute Geradführung des Wagenkastens quer zur Fahrtrichtung zur Folge und wird insbesondere da mit Vorteil anzuwenden sein, wo die Abstützung des Wagenkastens hauptsächlich im Drehzapfen selbst durchgeführt wird, während seitlich zwischen Wagenkasten-und Drehgestellrahmen lediglich Ausgleichs-bzw. Stabilitätsfedern angeordnet sind.
In diesem Falle können die Gummimetallager entweder mit dem Drehzapfen bzw. der ihn umgebenden Hülse oder aber mit dem Drehgestell verbunden sein. Bei der letztgenannten Ausführung ist dann die den Drehgestellzapfen umgebende Hülse mit z. B. angegossenen Lappen versehen, zwischen denen die unabhängigen Rollen sich drehen können. Die Achsen dieser Rollen liegen dann in Ebenen, die senkrecht stehen und quer zur Fahrtrichtung verlaufen. Zwischen den Rollen können an den starren Platten Führungsleisten angebracht sein, die eine kraftschlüssige Verbindung des Wagenkastens mit den Gummimetallagern bei quer zur Fahrtrichtung auftretenden Stössen vermitteln, während die Abstützung in Fahrtrichtung von den dem Zapfen auch als Füllrung dienenden Gummimetallagern übernommen wird.
Es ist klar, dass die Anordnung auch umgekehrt erfolgen kann, wobei Rollen und Gummimetallager ihren Sitz vertauschen, im übrigen aber dieselbe Wirkungsweise beibehalten. Bei der Abstützung des Wagenkastens hauptsächlich unterhalb des Drehzapfens wird es auch möglich sein, auf die Rollen zwischen Traglager und Zapfen zu verzichten und statt dessen eine unmittelbare Verbindung zwischen beiden herzustellen.
Die Verschiebung des Drehgestelles gegenüber dem Wagenkasten in den Kurven ergibt nämlich in der Nähe des Drehzapfens in den meisten Fällen nur Federwege, die den üblichen Gummimetallagern ohne weiteres, insbesondere da sie ja auf Schub beansprucht sind, zugemutet werden können.
Die Zeichnung stellt eine schematische Ausführung der vorliegenden Erfindung dar, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Drehgestell-und Wagenkastenrahmen ; die Fig. 2 und 3 veranschaulichen einen Grundriss und eine Seitenansicht zu Fig. 1, die Fig. 4 und 5 eine Gleithülse des Drehzapfens für eine Sonderausführung im Grundriss und Aufriss.
In der Zeichnung bedeutet 1 den Wagenkasten-und 2 den Drehgestellrahmen. Die mit dem
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angeordneten Gummikörper 5 bestehenden Gii1nmimetallager stützen sich über ein Führungsstück 6 an den im Dreligestellrahmen 2 gelagerten Rollen 7 und 8 ab. Die Rollen 7 und 8 sitzen auf einer quer
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kastenrahmen 1 ist der Drehzapfen 10 fest verschraubt. Den Zapfen 10 umgibt drehbar eine Gleithülse 11, die zwischen den beiden in Fig. 2 ersichtlichen, aus zwei Metallplatten 12 und 13 und einem dazu festhaftend angeordneten Gummikörper 14 bestehenden Gummimetallager quer zur Fahrtrichtung eine elastische Führung, in Fahrtrichtung eine elastische Abstützung erfährt.
Die Gummimetallager sind mit ihren Platten 12 an die die Längsträger des Drehgestellrahmens verbindenden Querträger 15 und 16 fest angeschraubt. In den Fig. 1 und 2 ist noch schematisch die Lage der Radachse 17 mit dem Rad 18 und der sie gegen den Drehgestellrahmen 2 abfedernden Blattfedern 19 dargestellt.
Aus den Fig. 1 und 2 ist die Wirkungsweise der Abfederung leicht zu erkennen. Der Wagenkasten überträgt sein Gewicht unter Druckbeanspruchung der seitlichen Gummimetallager 3,4, 5 auf die Rollen 7 und 8 des Drehgestellrahmens 2, während die Kräfte in Fahrtrichtung lediglich über
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in den seitlich angeordneten Gummimetallagern 3, 4, 5, während sich bei der relativen Bewegung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell in derselben Richtung die Hülse 11 an den Metallplatten 13 um den Zapfen 10 als Achse abwälzt, ohne zu der Rückstellkraft der seitlichen Lager einen störenden Beitrag zu leisten.
In den Fig. 4 und 5 ist eine Gleithülse dargestellt, wie sie z. B. dann Verwendung finden kann, wenn die den Drehgestellzapfen in der Fahrtrichtung abstützenden Gummimetallager den Drehgestellzapfen unter Vorspannung umschliessen. Die zylindrische Hülse 20 ist unten in einen Flansch 21 erweitert, der zur Befestigung der stützenden Gummimetallager dient, die sich selbst wieder gegen im Drehgestell angeordnete Rollen anlegen. Der Flansch 21 kann aber auch umgekehrt die Rollen aufnehmen, wobei das Gummimetallstützlager im Drehgestell befestigt wird. Die Bewegungsfreiheit des Drehgestells ist durch den in der Hülse 20 drehbaren Zapfen, die des Wagenkastens quer zur Fahrtrichtung durch die Rollen 22 gewährleistet, die in Ansätzen 23 und 24 der Hülse 20 gelagert sind.
Die entsprechenden Gummimetallager 12, 13, 14, die für den Drehzapfen bzw. Wagenkasten Stütze und Führung bedeuten, können nunmehr auch mit Vorspannung an den Rollen 22 liegen, ohne dass hiedurch eine Beeinträchtigung der Querbeweglichkeit des Drehgestellzapfens verursacht wird.
Für die Erfindung ist die statische Abstützung des Wagenkastens nicht von wesentlicher Bedeutung ; sie kann daher auch für solche Abfederungsanordnungen verwendet werden, die, wenn auch nicht dargestellt und beschrieben, doch durchaus bekannt sind. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht in der beanspruchten und beschriebenen Lagerung des Drehzapfens, d. h. einer solchen Lagerung, die Kräfte in Fahrtrichtung wohl elastisch abfängt, quer zur Fahrtrichtung aber keinen Beitrag zu den Federrückstellkräften der Wagenkastenabstützung liefert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Abfederung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem auf dem Drehgestellrahmen elastisch gelagerten Wagenkasten, gekennzeichnet durch einen in Fahrtrichtung elastisch abgestützten und quer zur Fahrtrichtung an einer elastischen Führung sich frei abwälzenden Drehzapfen (10).