<Desc/Clms Page number 1>
Radsatzführung für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Radsatzführung für Schienenfahrzeuge mit einseitig im Drehgestell- bzw.
Wagenrahmen gelagerten Längsschwinghebeln, auf welchen die Achslagergehäuse befestigt sind, und mit einer Übertragung der vertikalen Lasten auf die Achslagergehäuse durch beiderseits im Achslagergehäuse symmetrisch angeordnete Gummifedern, sowie Festlegung der Schwinghebel in der Querrichtung durch an den freien Enden der Schwinghebel in Silentblocs gelagerte, hauptsächlich vertikal beweglich angebrachte
Querlenker.
Es ist bekannt, die Querlenker für die Schwinghebel in einer Vertikalebene drehbar und unter Zwi- schenschaltung von Silentblocs am Rahmen aufzuhängen. Dabei gibt es Konstruktionen, bei welchen die- se Querlenker verhältnismässig kurz ausgebildet sind, aber auch solche mit Querlenkern, welche nahezu über die ganze Fahrzeugbreite reichen. Während bei den kurzen Querlenkern durch die kreisförmige Be- wegung des am Schwinghebel befestigten Endes unerwünschte zusätzliche Querbewegungen erzwungen werden, machen die langen Querlenker wegen ihres Gewichtes Schwierigkeiten, wenn sie genügend Fe- stigkeit besitzen sollen.
Es ist auch vorgeschlagen und ausgeführt worden, als Querlenkung der Längs- schwinghebel nur auf Zug beanspruchte Organe, beispielsweise Seile oder nicht knicksteife dünne Stangen od. dgl., zu verwenden und in diese Zugorgane Feder- und Dämpfungselemente einzubinden. Solche Konstruktionen sind nicht leicht richtig einzustellen und in gutem Zustand zu erhalten und kommen auch we- gen der allgemein minderen Zuverlässigkeit von Zugelementen den im Eisenbahnwesen üblichen hohen
Anforderungen an die Sicherheit nicht ganz nach.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Querrichtung beschränkt federnde Radsatzfuhrung mit Querlenkern zu schaffen, welche die vorangefuhrten Nachteile nicht besitzt. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Querlenker am Unterteil einer in Fahrzeuglängsmitte im Drehgestellbzw. Wagenrahmen angeordneten Schubgummifeder drehbar angelenkt sind. Bei dieser Konstruktion entspricht die Länge der Querlenker etwa der halben Spurweite. Die Beträge der Kreisbogenabweichungen von der Vertikalen sind bei dieser Lenkerlänge unbeträchtlich und werden durch die Nachgiebigkeit der Silentblocs an den Verbindung-un Lagerstellen ausgeglichen.
Die zentrale Schubgummifeder als Stütze der Querlenkung vermag von den Achsen her in die Querlenker übertragene Querkräfte in gewünschtem Ausmass federr. d abzufangen, wobei der Gummi durch seine Eigendämpfung Schwingungen rasch abklingen lässt. Bei Laufdrehgestellen, etwa in Personen- oder Gepäckwagen, treten an sich keine nennenswerten Achslagerquerkräfte auf, so dass eine vorspannungslose zentrale Schubgummifeder als Stütze der Querlenker vollkommen entspricht.
Bei Triebdrehgestellen, insbesondere in Lokomotiven, wo je nach Bauart statische Achslagerquerkräfte bis zu Grössenordnungen von etwa einem Drittel des Achsdruckes auftreten können, ist für die Querfederung des Radsatzes eine Vorspannung nötig, um bei den zur Verfügung stehenden Wegen die auftretenden Kraftspitzen noch wirksam abbauen zu können. Diese Wege sind durch das Profil, den Antrieb und die Bremsen begrenzt, da letztere im Rahmen aufgehängt sind und die Querbewegungen des Radsatzes nicht mitmachen.
Bei der Erfindung wird die erforderliche Vorspannung für die Querlenkerabstützung dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss die in Fahrzeuglängsachse angeordnete Schubgummifeder, an welcher die Querlenker angreifen, aus zwei übereinander angeordneten Teilen besteht, deren Endplatten in ungespanntem Zustand in Schubrichtung quer zur Fahrzeuglängsachse um einen gewissen Betrag (a) gegeneinander verschoben sind, derart, dass von den einander zugekehrten und aufeinanderliegenden Endplat-
<Desc/Clms Page number 2>
ten. die durch Schweissen od. dgl. fest verbunden sind, aus gemessen die Versetzungsstrecke (a) der bei- den äussersten Endplatten nach einer Seite hin gerichtet ist, so dass sich eine etwa rhombenartige Quer- schnittsform jeder Teilfeder in Fahrzeugquerrichtung ergibt.
Im eingebauten Zustand sind an der oberen Endplatte des oberen Gummikörpers ein Anschlag und an der oberen Endplatte des unteren Gummikörpers symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse ein gleichartiger
Anschlag befestigt, wobei die aufeinanderliegenden Endplatten auf den Anschlag des oberen Gummikör- pers mit der Vorspannung entsprechend der Strecke (a) abgestützt und die untere Endplatte des unteren
Gummikörpers auf den Anschlag des unteren Gummikörpers mit der gleichen Vorspannung entsprechend der Strecke (a) abgestützt sind, wodurch oberer und unterer Gummikörper in entgegengesetzter Richtung und mit gleichen Kräften gegeneinander verspannt werden.
Durch diese Vorspannung in der Ruhelage, deren Kraftwirkung durch die Abmessungen beeinflussbar ist. vermögen Querkräfte, deren Betrag unterhalb der gegenseitigen Vorspannung liegt, keine Auslenkung der Federstiltzen herbeizuführen, werden also praktisch starr auf den Rahmen übertragen. Erst Querkräfte grösser als die innere Vorspannung der Federstütze verursachen eine Verschiebung des Anlenkpunktes un- ter Abhebung des betreffenden Federanschlages und werden so elastisch abgebaut.
Die an sich bekannte, reichliche Verwendung von Gummi in allen Stützstelle zwischen Drehge- stell-bzw. Wagenrahmen und der Achslagerung gewährleistet ausser einer elastischen Kraftübertragung mit Dämpfung grösserer Schwingungsausschläge auch eine wirksame Unterdrückung der Übertragung hoch- frequenter Schwingungen von der Achse auf den Wagenkasten. Eine bekannte Ausführung verwendet ins- besondere auch zwischen Achsbüchsen und Schwinghebeln Gummipuffer, jedoch in einer Form, die eine
Trennung von Achse und Schwinghebel gelegentlich von Revision und Erhaltungsarbeiten nicht ohne wei- teres zulässt.
Demgegenüber ist nach der Erfindung die Abstützung der Achslager gegen die Schwinghebel so beschaffen, dass zur Verbindung der Schwinghebel mit den Achslagergehäusen senkrecht zu den Seiten- wänden der Schwinghebel und quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegende lösbare Bolzen vorgesehen sind, welche einerseits in den Schwinghebeln metallischen Sitz haben und anderseits in Büchsen aus elastischem
Stoff, etwa Gummi od. dgl., gelagert sind, die in Ausnehmungen des Achslagergehäuses eingesetzt sind.
Auch diese lösbare Verbindung ist demnach gummielastisch ausgebildet, und eine gegenseitige Berührung von Metallen an diesen Stellen ist unterbunden. Der Vollständigkeit halber sei. hier noch bemerkt, dass bei Konstruktionen der beschriebenen Art, bei welchen also konsequent keine metallischen Übergangsstellen zwischen Wagenkasten und Achse bestehen und die Achslager von besonders bei elektrischen Triebfahrzeugen schädlichen Lagerströmen vollkommen entlastet sind, aus Sicherheitsgründen auf jedem Fahrzeug zumindest ein eigener Schutzerdungsschleifring auf einer Achse mit Erdungsbürste in leitender Verbindung mit dem Wagenkasten vorzusehen ist.
EinAusführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnungen Fig. 1 - 8 schematisch dargestellt.
Fig. l ist die Seitenansicht einerAchslagerung mitSchwinghebel und einem Teil des dazugehörigen Drehgestellrahmens. Fig. 2 ist ein Schnitt längs Linienzug A-B und Fig. 3 ein Schnitt längs Linienzug C-D der Fig. l. Fig. 4 ist eine Ansicht der Querlenkerabstützung mit vorspannungsloser Schubgummistützung, gesehen in Fahrzeuglängsrichtung. Fig. 5 ist ein Federungsdiagramm mit der Abhängigkeit der Schubstütz- kräfte von den Querauslenkungen. Fig. 6 zeigt eine Ansicht der beiden miteinander verbundenen Gummiteilfedern einer Schubgummistützung mit Vorspannung nach Erfindung, u. zw. in ungespanntem Zustand. Fig. 7 zeigt die Ansicht der mit Vorspannung zusammengebauten Teilgummifedern Fig. 6, entsprechend der Darstellung von Fig. 4. Fig. 8 ist das Querfederungsdiagramm einer Federstütze mit Vorspannung.
Im einzelnen bedeutet 25 eine Radachse mit aufgepresstem Rad 21, wobei die Achse etwa mittels Rollenlager 20 im Achslagergehäuse 27 gelagert ist. Das Achslagergehäuse ist nach unten zu als biegefester Träger ausgebildet und besitzt beiderseits der Lagermitte tellerförmige Ansätze 19, auf welche sich die beiden Gummifedern 10 abstützen. Diese Gummifedern übertragen somit die vertikalen Lasten vom Drehgestellrahmen. 3 auf das Lager 20. Zur Führung des Achslagers dient der Schwinghebel 1, der bei 2a mittels Silentbloc am Rahmen 3 vertikal schwenkbar gelagert ist. Mit dem Achslagergehäuse 27 ist der Schwinghebel 1 durch beispielsweise zwei Bolzen 7 mit Schraubenmutterbefestigung 26 verbunden, wobei die Bolzen 7 am Gehäuse 27 in Gummibilchsen 9 stecken, die ihrerseits in Bohrungen des Gehäuses 27 eingepresst sind.
An den freien Enden der Schwinghebel 1 der beiden Achsseiten sind bei 2b gleichfalls mittels Silentbloclagerung die Querlenker 5 angeschlossen. Die Querlenker 5 sind bei 4 im Unterteil 11 der in Fahrzeuglängsmitte vorgesehenen Schubgummifeder 8 gelagert. Diese Gummistütze ist entweder als einteilige Konstruktion 8a ausgeführt (Fig. 4) oder sie besteht aus zwei gegeneinander verspannten Teilen 8b und 8c (Fig. 7). Im Falle der einteiligen vorspannungslosen Querlenkerstütze 8a werden die Seitenbewegungen der Gummifeder bzw. ihres Unterteiles 11 durch seitliche Anschläge 12 begrenzt.
<Desc/Clms Page number 3>
Bei der zweiteiligen vorgespannten Schubgummistütze sind die beiden symmetrisch gleich ausgeführt- ten Teilkörper 8b und 8c im ungespannten Zustand etwa rhombenförmig gestaltet, so dass obere und un- tere Endplatten 13b und 14b bzw. 13c, 14c etwa um das Mass a in Beanspruchungsrichtung gegeneinander verschoben sind. Die beiden inneren Endplatten 14b und 13c des oberen und unteren Gummikörpers sind durch Schweissen oder eine andere geeignete Art miteinander fest verbunden, wodurch im spannungslosen
Zustand die beiden Teilgummikörper ein Gebilde von der Form ergeben, wie sie Fig. 6 in Seitenansicht zeigt.
Für den Zusammenbau wird an die obere Endplatte 13b des Körpers 8b eine Anschlaghülse 15b mit
Anschlag 16b derart aufgeschweisst oder in anderer geeigneter Art befestigt, dass durch Abstützung des An- schlages 16b auf die vereinigten Endplatten 14b, 13c das schiefe Prisma des spannungslosen oberen Gum- mikörpers 8b in ein gerades vorgespanntes Prisma übergeführt wird. Der gleiche Zustand ergibt sich nach
Befestigung der Anschlaghülse 15c mit Anschlag 16c auf der unteren Endplatte 13c des unteren Gummi- körpers 8c mit einer gegengleichen Vorspannung im unteren Gummikörper 8c. Der gesamte, so wie Fig. 7 zeigt, vorgespannte Federblock wird einerseits an einer Platte 18 des Drehgestell- oder Wagenrahmens 3 und anderseits an einer Platte 17 des Federunterteils 11 angeschweisst oder in sonst geeigneter Art befestigt.
Das Federungsdiagramm der vorspannungslosen Querstütze 8a zeigt tig. 5, wobei angenommen ist, dass die Federkräfte noch im Proportionalbereich liegen. Auf der Ordinate nach oben aufgetragen sind die rückstellenden Kräfte, die bei Auslenkungen entsprechend den Abszissen nach rechts oder nach links auf- treten. Diese Rückstellungskräfte steigen von Null entsprechend der Ruhelage bei Auslenkungen nach rechts und links proportional an. Fig. 8 zeigt das gleichartig aufgetragene Federdiagramm einer vorgespannten Schubfederstütze. Hier ist entsprechend der in der Mittellage vorhandenen Vorspannung der beiden Gum- mikörper um das Mass a schon eine Vorspannung V vorhanden, die erst von den über die Querlenker 5 eingeleiteten Kräften überwunden werden muss, bevor eine Bewegung nach rechts oder links eintreten kann.
Die angenommen proportionalen Rucksiellkräfte bauen sich dann erst über der Vorspannkraft V auf.
Bei einer in Fig. 7 durch die Querlenker 5 und 4 eingeleiteten, die Vorspannung V übersteigenden Querkraft nach rechts überträgt sich diese Kraft von den unteren Endplatten 17,14c über den Anschlag 16c und die Anschlaghülse 15c auf die vereinigten Endplatten 13c, 14b und verschiebt dann den oberen Gum- mikörper 8b unter gleichzeitigem Abheben der Platten 13c, 14b vom Anschlag 16b nach rechts. Es wirkt dabei also nur der obere Gummikörper 8b federnd. In analoger Weise kommt bei Linkskräften nur der untere Gummikörper 8c zur Aktion, WJ bei sich die Platten 17,14c vom Anschlag 16c abheben.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Achslagergehäuse 27 mit einem nach oben reichenden Fortsatz 6 versehen, der eine Bohrung 24 aufweist. Durch diese Bohrung tritt ein im Rahmen 3 gelagerter Bolzen mit so viel Spiel, als es dem zugelassenen Federweg der Vertikalfedern 10 entspricht, und begrenzt somit die vertikale Federung. Falls die Vertikalfedem 10 zwecks Erneuerung od. dgl. ausgetauscht werden sollen, ist der Bolzen 23 bei angehobenem Drehgestell in der Lage, über 24,6 die Achse provisorisch zu tragen.
Eine Radsatzführung nach der beschriebenen Erfindung bietet Gewähr, dass nachstehende Forderungen, die von Benutzern von Schienenfahrzeugen mit Recht stets erhoben werden, bestens zu erfüllen sind. Es wird die spiel-und reibungsfreie Führung eines Radsatzes in Längs- und Querrichtung verlangt, wobei in Querrichtung eine solche Nachgiebigkeit vorhanden sein soll, dass die stark schwankenden Spurkranzkräfte vergleichmässigt und die Kräftespitzen gebrochen werden. Die Radsatzführung muss ferner so beschaffen sein, dass der Radsatz ohne grosse Mühe ausgebaut und ohne Demontage der Lagergehäuse auf einer herkömmlichen Radsatzdrehbank abgedreht werden kann. Dazu ist es notwendig, dass kein Teil der Führung über den Laufkreis des Radsatzes hinausragt.
Schliesslich sollen, besonders bei elektrischen Triebfahrzeugen, die genormten Wälzlager durch vollständige Isolation gegen Stromdurchgänge geschützt sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Radsatzführung für Schienenfahrzeuge, mit einseitig im Drehgestell- bzw. Wagenrahmen gelagerten Längsschwinghebeln, auf welchen die Achslagergehäuse befestigt sind, und mit einer Übertragung der vertikalen Lasten auf die Achslagergehäuse durch beiderseits im Achslagergehäuse symmetrisch angeordnete Gummifedern, sowie Festlegung der Schwinghebel in der Querrichtung durch an den freien Enden der Schwinghebel in Silentblocs od. dgl. gelagerte, hauptsächlich vertikal beweglich angebrachte Querlenker, dadurch gekennzeichnet, dass die Querlenker (5) am Unterteil (11) einer in Fahrzeuglängsmitte am Drehgestell bzw. Wagenrahmen angeordneten Schubgummifeder (8a) drehbar angelenkt sind.