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Zweiachsiges Triebdrehgestell für Elektrolokomotiven
Die Erfindung bezieht sich auf zweiachsige Triebdrehgestelle elektrischer Lokomotiven und betrifft eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Lagerung und Führung des Oberkastens auf bzw. in den Trieb- drehgestellen.
Bei Elektrolokomotiven wird vielfach der Oberkasten der Lokomotive auf den Triebdrehgestellen in
Form einer sogenannten Wiegenaufhängung abgestützt, bei welcher der Oberkasten bei jedem Drehgestell an zwei Auflagestelle auf einem Wiegebalken ruht, der seinerseits, meist unter Zwischenschaltung von
Federelementen, an kurzen vertikalen oder schrägen Hängependeln (Schaken) am Drehgestell hängt. Durch diese Anordnung werden selbsttätig während der Fahrt auftretende Querbewegungen des Oberkastens aus der Mittellage infolge des in den Pendeln hängenden Kastengewichtes wieder zurückgestellt. Bei zwei- achsigen Drehgestellen ist ferner in der Regel ein Mitteldrehzapfen vorhanden, der beispielsweise im Wa- genkasten oder Rahmen, bzw. einer Querverbindung in diesem befestigt ist.
Es ist bekannt, bei derartigen Ausführungen von Drehgestellen den Drehgestellrahmen am Drehzapfen so zu lagern, dass er relativ zum Drehzapfen in Fahrtrichtung kein Bewegungsspiel besitzt und somit Zugund Bremskräfte übertragen kann, dass hingegen quer dazu Bewegungsspiel vorhanden ist. Auch die Führung des Wiegebalkens am Drehzapfen ist bekannt, beispielsweise in der Form, dass die Drehzapfenlagerung ein Bewegungsspiel in Längsrichtung des Oberkastens zulässt, in der Querrichtung jedoch ausschliesst.
Bei bekannten Bauarten einer Auflagerung des Oberkastens auf dem Wiegebalken mittels Gleitplatten unter Zwischenschaltung von kugeligen Ausgleichselementen ruht der Wiegebalken seinerseits starr befestigt auf den Wiegefedern. Diese Konstruktion führt bei unsymmetrischer Drehgestellbewegung während des Laufes des Fahrzeuges zu Verkantungen und Torsionsbeanspruchungen des Wiegebalkens.
Die Rückstellung der Drehgestellquerbewegung durch Gewichtseinwirkung infolge der Hängependelschräge ist insbesondere im Bereich der Nullage wenig wirksam, weswegen Federrückstellvorrichtungen mit beiderseits des Drehzapfens symmetrisch angeordneten Federsystemen bekannt geworden sind. Dabei ist eine gewisse Komplikation und Gewichtsvermehrung in Kauf zu nehmen.
Die Bauart von zweiachsigen Triebdrehgestellen für Elektrolokomotiven gemäss der Erfindung vermeidet die angeführten Nachteile. Einerseits wird der Wiegebalken, auf dem der Wagenkasten unmittelbar über Gleitplatten aufliegt, mit seiner Unterseite auf den Wiegenfedern nicht starr, sondern erfindungsge- mäss pendelnd abgestützt. Die Gleitplatten der Abstützung des Oberkastens werden vorteilhaft mit Gleitflächen aus Einsatzstahl oder Manganhartstahl ausgerüstet. Zur Sicherung der ebenen Auflage erhalten die Gleitplatten auf ihrer Oberseite eine Kugel- oder Zylinderpfanne, in die ein am Oberkasten befestigter Kugel- oder Zylinderzapfen eingreift.
Besonders zweckmässig ist eine erfindungsgemässe Ausführung, bei der auf einer Seite des Drehgestells ein kugelförmiges und auf der andern Seite ein zylinderförmiges Auflager mit Achse parallel zur Fahrtrichtung für das Zwischenstück angeordnet ist, weil dadurch eine Kipptendenz des Wiegebalkens um seine Längsachse abgefangen wird.
Die in Längsrichtung der Lokomotive liegenden Blattfedern, mit denen der Wiegebalken unter Zuhilfenahme von Schaken am TriebdrehgestelIrahmen aufgehltngt 1st, werden erfindungsgemäss um eine Querachse drehbar angeordnet. Mit besonderem Vorteil erfolgt die Lagerung erfindungsgemäss mittels einer am Federpunkt der Blattfeder angeordneten querliegenden Schneide, die in einer am Wiegebalken befestigten entsprechenden Pfanne gelagert ist.
Die federnde Rückstellvorrichtung für die Drehgestellquerbewegung wird besonders einfach und leicht, wenn erfindungsgemäss hiefür nur ein einziges, einseitig am Drehgestell angebrachtes Federgehäu-
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se mit einer oder mehreren Druckfedern vorhanden ist, derart, dass über eine Spindel, die am Drehzapfenlager angreift, bei Auslenkung aus der Mittellage nach beiden Richtungen quer zur Fahrzeuglängsachse die Feder zusammengedrückt wird und dadurch die Rückstellkraft zur Wirkung kommt. Vorteilhaft erhält hiebei die Rückstellfeder eine Vorspannung, so dass jeder kleinsten Auslenkung des Oberkastens aus der Mittellage schon eine endliche Rückstell- bzw. Rückhaltekraft entspricht.
Dadurch wird erreicht, dass trotz Reibungskräften in der Drehzapfenführung des Oberkastens, herrührend von der ausgeübten Zugkraft des Triebdrehgestells, der Oberkasten exakt in die Mittellage zurückgestellt wird. Die Federvorspannung der Rückstellfeder wird gemäss der Erfindung vorteilhaft mit 1-419 des Achsdruckes bemessen, die Federendspannung soll das Drei-bis Fünffache der Federvorspannung betragen.
In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Triebdrehgestellen für Elektrolokqmotiven gemäss der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigens Die Fig. 1 einen Querschnitt in der Drehzapfenebene durch ein Triebgestell und dessen Wiegebalken, mit dem Oberkasten einer elektrischen Lokomotive, die Fig. 2 einen Grundriss des Triebgestells. In den l ! ig. 3 und 4 ist die Abstützung des Oberkastens auf dem Wiegebalken mit Gleitplatten nach den Schnitten V-V und VI-VI der Fig. 2 dargestellt. In den Fig. 5-7 ist die Ausbildung des Drehzapfens, des Drehzapfenlagers und der Rückstellfederung gemäss den Schnitten VII-VII und VIII-VIII der Fig. 2 veranschaulicht.
Die Fig. 8 zeigt ein Schaubild über den Verlauf der Rückstellkräfte.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die Drehzapfenebene eines Triebdrehgestelles einer Lokomotive gemäss der Erfindung dargestellt. Es bezeichnet 1 die Längshauptträger des Oberkastens, 2 die Querverbindung des Oberkastens, in welcher der Drehzapfen 3, wie beispielsweise dargestellt, durch konischen Sitz und eine Schraubenmutter 4 befestigt ist. Weiters bezeichnet 5 den Wiegebalken, der am Drehzap-
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der Stützlager B abstützt. Im Triebgestellrahmen 6 bzw. seiner Querverbindung 7 ist der Drehzapfen 3 mit seinem Drehzapfenlager C derart geführt, dass er in der Fahrtrichtung ohne Spiel, in der Querrichtung jedoch mit Seitenspiel eingebaut ist. Weiters bezeichnet noch 8 die als Blattfeder ausgebildeten Wiegen- - ragfed ern, 9 den Triebradsatz und D die Federrückstellung des Oberkastens in der Querrichtung.
In der Dberkastenquerverbindung 2 sind Anschläge 10 zur Abstützung des Oberkastens auf dem Triebgestellrahmen 6 bei einem eventuellen Bruch der Wiegentragfeder 8 vorgesehen. Die Ausbildung und Anordnung Einzelner Bauteile ist in den Fig. 3-8 genauer dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt einen Grundriss nach Fig. l, u. zw. nur das Triebgestell allein und den Wiegebalken. vs bezeichnet wieder 6 den Triebgestellrahmen, 7 die Querverbindung desselben, 5 den Wiegebalken mit len Stützlagern B, 3 denDrehzapfen mit Drehzapfenlager C und Federrückstellung D sowie 9 die Radsätze les Drehgestelles. Weiters sind noch die Fahrmotoren 11 mit dem Getriebe 12, den Achslagern 13 sowie ler Schäkelaufhängung E dargestellt. Die in Fig. 2 eingetragenen, mit römischen Ziffern bezeichneten Schnitte V-V, VI-VI, VII-VII und VIII-VIII sind in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Details einer erfindungsgemässen Ausführung der Abstützung des Oberkastens ler Lokomotive auf dem Wiegebalken, u. zw. Fig. 3 einen Querschnitt und Fig. 4 einen Längsschnitt. Am Dberkasten l der Lokomotive ist eine Grundplatte 36 angeschweisst, in die eine Kugel- bzw. Zylindernappe 37 eingesetzt wird. Das Zwischenstück 38 enthält oben die entsprechende Kugel- bzw. ZylinderPfanne und an der Unterseite eine ebene Gleitplatte 39, die auf der am Triebgestellrahmen 6 befestigten ? leitplatR 40 gleitet. Die kugel- bzw. zylinderförmige Gleitfläche der Teile 37 und 38 wird vorteilhaft
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insatzgehärtet,lält dann die Pfanne und Teil 38 die Kalotte.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Abstützung mit Kugelfläche tann nur auf einer Seite des Wiegebalkens ausgeführt werden. Um die Stabilität des Wiegebalkens 5 zu gewährleisten, wird erfindungsgemäss die zweite Abstützung statt mit einer Kugelfläche mit einer Zylin- lerfläche ausgeführt, wobei die Zylinderachse parallel zur Längsrichtung des Fahrzeuges liegt.
In den Fig 5-7 ist ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel des Drehzapfens und der Federrücktellung desselben dargestellt, u. zw. in Fig. 5 im Querschnitt, in Fig. 6 im Längsschnitt und in Fig. 7 im Grundriss. Es bezeichnet wieder 7 die Querverbindung des Triebgestellrahmens, 5 den Wiegebalken und 3 len im Oberkasten befestigtenDrehzapfen.DasDrehzapfenlagerdesTriebgestellsbestehtausderauf dem ) rehzapfen aufgeschobenen Kugelschale 41, die in dem aus zwei gegeneinander zentrierten Lagerschalen ) estehenden Drehzapfenlager 42 und 43 gelagert ist.
Dieses zweiteilige Drehzapfenlager ist in der Fahr- seuglangsrichtung ohne Spiel eingebaut und zwischen den Führungsschienen 44 und 44' (Fig. 6) geführt ; n der Querrichtung hat das Drehzapfenlager Seitenspiel, welches zuerst durch die Gummianschläge 45 md dann durch die Anschlagflächen G (Fig. 7) des Drehzapfenlagers 42 und 43 begrenzt wird, die an die
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Ausschnittversteifung 46 der Triebgestellquerverbindung 7 anschlagen. Am Drehzapfen 3 wird auch der
Wiegebalken 5 mittels eines aus dem Lagerkörper 47 und dem Gleitstein 48 bestehenden Lagers in der
Seitenrichtung zentriert, in der Längsrichtung wird ein entsprechendes Spiel vorgesehen.
Statt des La- gers 47 mit dem Gleitstein 48 kann mit gleicher Wirkung ein querliegender Lenker angewendet werden, der einerseits am Wiegebalken, anderseits am Drehzapfen angreift. Am unteren Ende des Drehzapfens 3 ist eine Sicherung gegen Abheben des Wagenkastens vom Triebgestell vorgesehen, die im gezeichneten
Ausführungsbeispiel aus einem zweiteiligen Passstück 49 besteht, dessen beide Teile mit den Schrauben 50 zusammengeschraubt sind und in eine entsprechende Ausdrehung H des Drehzapfens 3 einrasten.
In Fig. 5 ist ferner eine erfindungsgemässe Ausführungsform der Rückstellfederung für den Oberkasten dargestellt. Die Rückstellfeder 51 ist in einem an der Querverbindung 7 befestigten geschlossenen Feder- gehäuse 52 angeordnet ; die Feder wirkt rückstellen bei Auslenkungen des Oberkastens nach beiden Sei- ten, u. zw. in der Weise, dass bei Auslenkung nach links der Federteller 53 mittels des Bundes K der Spin- del 54 die Feder zusammendrückt, wogegen bei Auslenkung nach rechts der Federteller 55 mittels der
Spindelmutter 56 die Feder 51 spannt. Die Verbindung der Spindel 54 mit dem Drehzapfenlager erfolgt im gezeichneten Ausführungsbeispiel durch den Bund L, der in eine Eindrehung in den beiden Lagerhälften 42 und 43 eingreift.
In Fig. 8 ist ein Schaubild der Rückstellkräfte unter Berücksichtigung der Reibung des Drehzapfenlagers zwischen den Führungen 44 und 44'dargestellt. Werden durch das Triebgestell wäh- rend der Fahrt Zugkräfte auf das Fahrzeug ausgeübt, so tritt in der Drehzapfenlagerführung bei Seitenbewegungen ein entsprechender Reibungswiderstand auf. Bei Bewegung des Drehzapfens (und damit des Oberkastens) aus der Mitte werden die Rückstellkräfte (ausgeübt von der Rückstellfeder und der Schäkelaufhän- gung) um die Reibungskraft vermehrt, bei Bewegung zur Mitte zurück um die Reibungskraft vermindert. Im Schaubild Fig. 8 gilt demgemäss die obere voll gezeichnete Kurve für zentrifugale, die. untere strichpunktierte für zentripedale Bewegungen.
Erfindungsgemäss wird die Rückstellfeder 51 mit einer solchen Vorspannung eingebaut, dass der Oberkasten auch bei grossen Zugkräften des Fahrzeuges gegen die dadurch bewirkten Reibungskräfte noch sicher in die Mittellage zurückgestellt wird. Die günstigsten Verhältnisse in dieser Beziehung ergeben sich erfindungsgemäss dann, wenn die Vorspannung der Rückstell- feder 51 mit 1-4% des Achsdruckes der Lokomotive bemessen wird, wobei die Endspannung der Feder das 3-5fache der Federvorspannung betragen soll. Aus dem Schaubild ist weiters die Wirkung der Gummianschläge 45 ersichtlich, welche in dem mit S bezeichneten Teil des Ausschlages S die Rückstellkräfte wesentlich erhöhen, um einen harten Anschlag zu vermeiden.
In den Figuren bzw. in der vorstehenden Beschreibung sind nur einzelne, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele von Triebdrehgestellen für elektrische Lokomotiven gemäss der Erfindung dargestellt ; es sind verschiedene andere Ausführungen möglich, z. B. können statt einer zwei oder mehrere Rückstellfedern im Federtopf 52 angeordnet sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zweiachsiges Triebdrehgestell für Elektrolokomotiven mit einem. in einer Querverbindung des Wagenkastens bzw. -rahmens befestigten Drehzapfen, auf dem der Drehgestellrahmen in und der Wiegebalken quer zur Fahrtrichtung geführt, in der jeweiligen horizontalen Querrichtung jedoch mit Bewegungsspiel gelagert sind, wobei der Wiegebalken über Längsfedern und Hängependeln mit dem Drehgestellrahmen verbunden und der Wagenkasten mit seinen Längshauptträgern bzw. entsprechenden Sockeln an zwei Auflagestellen über Gleitplatten auf dem Wiegebalken abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkasten (1) unmittelbar über Gleitplatte (39, 40) auf dem Wiegebalken (5) aufliegt und der Wiege-
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