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Wiegenloses Drehgestell
Die Erfindung betrifft ein wiegenloses Drehgestell mit symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse im Be- reich der Drehgestell-Langsmitte angeordneten Druckfedern für die Übertragung der vertikalen Kräfte zwi- schen Wagenkasten und Drehgestell, wobei die Druckfedern auf jeder Längsseite des Drehgestelles oben und unten in je einem Federteller eingespannt oder kippgesichert abgestützt sind, um auch Querkräfte zwischen Drehgestell und Wagenkasten durch die Seitensteifigkeit der Druckfedern übertragen zu können, wobei die oberen Federteller in Längsrichtung mit dem Drehgestell in Verbindung stehen sowie mit Mit- telpunktführung des Drehgestellrahmens in einem im Wagenkastenunterteil befestigten Drehzapfen.
Bei bekannten Drehgestellkonstruktionen dieser Art werden horizontale Längskräfte, also Zug- oder Bremskräfte zwischen Drehgestell und Wagenkasten, über den Drehzapfen geleitet, wobei dieser in gewissem Ausmass Querbewegungen zulässt, so dass horizontale Führungskräfte die Druckfedern, auf denen der Wagenkasten am Drehgestellrahmen ruht, senkrecht zu den Federachsen beanspruchen. Die Druckfedern geben dabei in Parallelverschiebung der oberen und unteren Aufstandflächen gegeneinander elastisch nach. Die Rückstellungskräfte in Querrichtung werden durch die elastische Querausbiegung der Druckfedern hervorgerufen.
Beim Kurvenlauf des Fahrzeuges werden die oberen Federteller infolge der vorgesehenen Längsverbindung mitgenommen und müssen sich bei den bekannten Konstruktionen auf Gleitflächen od. dgl. gegenüber dem Wagenkasten inFahrzeuglängsrichtung bewegen. Die Gleitflächen müssen zur Begrenzung der Reibung stets gut geschmiert sein und unterliegen durch ihre exponierte Lage in Gleisnähe leicht der Verschmutzung. Die Druckfedern werden je nach Konstruktion bei Kurveneinstellung des Drehgestelles zusätzlich quer verbogen oder verdreht.
Zur Verbesserung der Querfederung und der horizontalen Rückstelleigenschaften des Drehgestelles erweist es sich als zweckmässig, eine Hintereinanderschaltung der Drehzapfennachgiebigkeit und der Druckfederabstützung vorzunehmen, wobei letztere gegenüber bekannten Konstruktionen leichtgängiger und besser geschützt ausgeführt wird. Die dadurch entstehende besondere Charakteristik der Seitenfederung wirkt sich auf den Wagenlauf günstig aus.
Gemäss der Erfindung werden diese Vorteile dadurch erreicht, dass die oberen Federteller mittels Zapfen gegenüber je einem Gleitstück drehbar sind, welche Gleitstücke in in Fahrzeuglängsrichtung erstreckten und mit dem Wagenkastenträger fest verbundenen Führungsschienen nur in Fahrzeuglängsrichtung geführt sind,
dass die unteren Federteller in an sich bekannter Weise je an vier Pendellenkern in Parallelogrammführung im Drehgestellrahmen längs-und querbeweglich bei allen Lenkerausschlägenhorizontal geführt aufgehängt sind und dass mit dem vom Wagenkastenrahmen nach abwärts ragendem Drehzapfen ein mit vertikalen Führungsflächen parallel und senkrecht zur Längsachse des Drehgestelles vorgesehener Führungskörper von rechteckigem Grundrissquerschnitt in an sich bekannter Weise mittels eines gummielastischen Zwischenkörpers durch Vulkanisierung oder axiale Verspannung verbunden ist, so dass der in einem Ausschnitt des Drehgestellrahmens geführte Führungskörper um den Zapfen mit dem Drehgestell in beschränktem Ausmass drehbar ist.
Die in der Mittellage des Drehgestelles durch das Wagenkastengewicht zentrisch belasteten seitli- chen Druckfedern übertragen das Gewicht über die in dieser Lage vertikal stehenden Pendellenker der unteren Federteller auf das Drehgestell. Bei einer Querauslenkung des Wagenkastens, die durch das Seitenspiel des Drehzapfens zugelassen wird, verschieben sich die oberen und die unteren Druckfederteller par-
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allel zueinander so, dass die Druckfedern verwunden werden und infolge ihrer Seitensteifigkeit horizonta- le Rückstellkräfte ausüben. Ein Teil der Querbewegung wird von den unteren Federtellern aufgenommen, die infolge der Parallelogrammführung etwas angehoben und ausgelenkt werden und mit der vertikalen
Federkraftkomponente einen Teil der Rückstellkraft erzeugen.
Wie sich die Rückstellkräfte auf die Federn und die Pendelaufhängungen der Teile und die resultie- rende Druckfedercharakteristik aufteilen, kann durch entsprechende Bemessung in gewissem Ausmass be- einflusst werden. Die Druckfedern auf jeder Drehgestellseite können nebeneinander angeordnet sein aber auch in bekannter Weise koaxial ineinanderliegen. Bei richtiger Wahl der Federabmessungen ist es auch möglich, mit einer einzigen Druckfeder pro Drehgestellseite auszukommen, denn die erfindungsgemässe
Anordnung und Einspannung verhindert das Auskippen oder Ausknicken der Feder nach irgend einer Rich- tung.
Die seitliche Nachgiebigkeit der Drehzapfenlagerung ist vor allem durch die vertikal und senkrecht zur Längsachse des Drehgestelles im Drehgestell angeordneten Führungsflächen gewährleistet, an denen der mit dem Drehzapfenkörper elastisch verbundene Führungskörper vertikal und quer zur Fahrtrichtung glei- ten kann. Bei der Drehung des Drehgestelles wird durch die Gleitflächen der Führungskörper um den Zap- fen verdreht und ein elastisches Rückstellmoment zwischen Führungskörper und Zapfen erzeugt.
Ausserdem werden durch die in Längsrichtung wirkende Verbindung der oberen Federteller der Druck- federn mit dem Drehgestell die oberen Federteller so mitgenommen, dass sich das dem jeweiligen Teller zugeordnete Gleitstück in seiner Führung in Längsrichtung des Fahrzeuges vor bzw. rückwärts bewegt, wobei sich der Federteller im Gleitstück um einen durch die kinematischen Verhältnisse bedingten klei- nen Winkel dreht. Durch diese Drehung ergibt sich eine geringe Seitenverschiebung zwischen oberem Fe- derstützpunkt und der Drehgestellanlenkung der Druckfedern und ein entsprechend geringes Rückstellmo- ment gegenüber der Drehung. Die Verbindung zwischen den oberen Federtellern und dem Drehgestellrah- men muss die vertikalen Relativbewegungen und solche quer zur Fahrtrichtung zulassen.
Hiefür kann eine annähernd vertikale Führung durch Lenker vorgesehen sein. die mit Kugel- oder Silentblockgelenken einerseits am Drehgestellrahmen, anderseits am Federteller angeschlossen sind.
Eine besonders geeignete derartige Verbindung wird erfindungsgemäss dadurch hergestellt, dass in an sich bekannter Weise im Drehgestellrahmen vertikal und senkrecht zur Drehgestell-Längsachse angeordnete Führungsflächen für die oberen Federteller bzw. für mit diesen verbundene Führungsstücke vorgesehen sind, welche Führungsflächen Relativbewegungen der Federteller zum Drehgestell vertikal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung zulassen, solche in Fahrzeuglängsrichtung hingegen ausschliessen.
Unter Umständen kann es zur Erreichung einer besonderen Querfedercharakteristik zweckmässig sein, das Auspendeln der unteren Federteller, das einen Teil der Rückstellkräfte erzeugt, zu unterdrücken und damit die gesamte Rückstellkraft von der Seitenauslenkung der Druckfedern zu beziehen. Nach einem Merkmal der Erfindung kann hiefür der untere Federteller gegenüber dem Drehgestell feststellbar sein, beispielsweise durch in Bohrungen des Drehgestellrahmens eingesetzte Gewindebolzen od. dgl.
Durch die gummielastische Einbettung des Drehzapfens in den prismatischen Führungskörper wird ausser der schmierungslosenDrehbeweglichkeit und der Erzeugungdes Rückstellmomentes auch eine Dämpfung hochfrequenter Schwingungen erreicht. Eine weitere Verringerung der Übertragung solcher Schwingungen auf den Wagenkasten erzielt man nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, dass an im Drehzapfenbereich befindlichen Querträgern des Drehgestellrahmens in an sich bekannter Weise elastische Pufferblöcke fest oder in Drehgestell-Längsrichtung nachstellbar angeordnet sind, die vertikal und senkrecht zur Drehgestell-Längsachse erstreckte Gleitplatten tragen. Welche parallel am Führungskörper des Drehzapfens befestigte Gleitplatten berühren.
Bei transversalen Bewegungen des Drehgestelles vertikal und quer zur Fahrzeuglängsachse verschieben sich die Gleitplatten gegeneinander parallel. In Fahrzeuglängsrichtung übertragen die elastischen Pufferblöcke an den Gleitplatten die Zug- und Bremskräfte zwischen Drehgestell und Drehzapfenführungskörper bzw. dem Wagenkastenrahmen. Bei Drehungen des Drehgestelles relativ zum Wagenkastenrahmen wird der auf dem Drehzapfenbolzen in begrenztem Ausmass elastisch drehbare Führungskörper mitgenommen, wodurch die elastische Rückstellzentrierung des Drehgestelles am Drehzapfen zustandekommt, wobei die Gleitführungen zwischen Drehzapfenkörper und Drehgestell im allgemeinen geringes Spiel gegeneinander haben können. Dieses Spiel vergrössert sich im Laufe der Betriebszeit, weshalb eine Nachstellbarkeit vorgesehen sein kann.
Mit einer Nachstelleinrichtung kann aber auch das Spiel gänzlich beseitigt und sogar eine Druckspannung zwischen den Gleitflächen erzeugt werden, welche infolge der bei Quer- und Vertikalbewegungen erzeugten Reibung eine Schwingungsdämpfung hervorzurufen imstande ist.
Da die Führungen der oberen Federteller beim Wagenlauf dauernd Bewegungen unterliegen, ist für
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ausreichende Schmierung zu sorgen. Diese wird zweckmässigerweise durch aufgetragenes Fett erfolgen, wobei darauf zu achten ist, dass möglichst kein Staub in die Schmierschicht eindringt und so zur Bildung schmirgelartiger Pasten Anlass gibt. Es ist deshalb bei dem erfindungsgemässen Drehgestell vorgesehen, dass das Gleitstück und die Führung des oberen Federtellers von einem staubdichten Gehäuse umschlossen sind.
Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen durch die beiliegenden Zeichnungen in deren
Fig. 1-7 schematisch erläutert. Fig. l zeigt eine Seitenansicht der für die Erfindung wesentlichen Teile einer Ausführungsart des erfindungsgemässen Drehgestelles, Fig. 2 eine Grundrissansicht des Gestelles, Fig. 3
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Variante der Erfindung und Fig. 7 den Grundriss der Fig. 6 mit teilweisem Schnitt entsprechend der Linie A-B in Fig. 6.
.'Vom Drehgestellrahmen ist nur ein Teil mit einem Radsatz 32 dargestellt, wobei die Achslager 34 beispielsweise über Lagerbalken 35 und Achslagerfedern 33 den Drehgestellrahmen 30 tragen. Der Wagenkastenrahmen 29 besitzt an den beiden Auflagerstellen für die in den Ausführungsbeispielen vorgesehenen koaxial ineinanderliegenden Stützfedern 6, 7 unter Zwischenschaltung einer das Staubgehäuse 5 tragenden Platte 1 die Längsführungen 2. In diesen Führungen 2 kann der Gleitstein 3 in Fahrzeuglängsrichtung bewegt werden. Der obere Federteller 4, in dessen Ausdrehung 26 die Federn 6, 7 gefasst sind, kann sich um den im Gleitstück 3 eingepassten Zapfen 3a drehen.
Der untere Federteller 8, welcher Ausdrehungen 28 für die Abstützungen der Federn besitzt, ist beispielsweise mittels Gewindebolzen 9 höhenverstellbar an der Quertraverse 10 befestigt. Diese Traverse 10 trägt Bolzen 15 zur Aufnahme der Schakensteine 14. In die Schakensteine 14 sind in Abstand die Pendellenker 11 und 11'eingehängt, die ihrerseits mittels der Schakensteine 14'von dem an dem Drehgestellrahmen 30 befindlichen Bolzen 12 getragen werden. Die Bolzen 15 und 12 sind in Längsrichtung des Fahrzeuges und symmetrisch zum Drehzapfenmittel doppelt vorhanden, so dass sich eine zweifache ParallelogrammfUhrung des unteren Federtellers 8 ergibt.
Der Drehzapfen 42 (Fig. 4) ist beispielsweise in ein Gehäuse 18 eingeschweisst und mittels Schrauben 38 an der Unterseite des Wagenkastenquerträgers 29 befestigt. Der Drehzapfen ist in seiner Längsrichtung, durch die Scheiben 39 und 45 distanziert, von einer gummielastischen Hülse 19 umgeben, welche durch die Stahldrahteinlagen 41 verstärkt ist. Die Gummihülse 19 befindet sich innerhalb des Führungskörpers 20 mit rechteckigem Grundrissquerschnitt. Der Gummikörper 19 ist sowohl mit dem Drehzapfen 42 als auch mit dem Führungskörper 20 entweder durch Vulkanisation oder durch axiale Verspannung mittels der Endscheibe 39 und Mutter 40 fest verbunden. Eine Drehung des Führungskörpers 20 um die Achse des Drehzapfens 42 ist bei elastischer Rückführung durch die Nachgiebigkeit des Zwischenkörpers 19 möglich.
In den quer zur Fahrtrichtung liegenden Seitenflächen des Führungskörpers 20 befinden sich verschleiss- feste Stahlplatten 23', die in Fahrtrichtung je nach Einstellung gelegentlich oder dauernd Kontakt mit Gegenplatten 23 haben, die an den Gummi-Druckkörpern 22 aufvulkanisiert sind.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 ist der eine der Druckkörper 22 direkt am Querträgerteil 21 des Drehgestellrahmens befestigt, während der entsprechende Druckkörper auf der andern Seite mittels Druckschrauben 24 gegen den Drehzapfen hin verstellt werden kann. Die Einstellung ist normalerweise so vorgenommen, dass der Drehgestellführungskörper 20 in Fahrtrichtung kein oder nur sehr geringes Spiel zwischen den Druckkörpern 22 besitzt, so dass an dieser Stelle die Zug- und Bremskräfte vom Drehgestell auf den Wagenkasten oder umgekehrt übertragen werden können. In der Querrichtung hat der Drehzapfen- führungskörper 20 gegenüber den Drehgestellteilen 47 (Fig. 3) beiderseits Seitenspiel. Zur Hubbegrenzung des Seitenspiels dienen Anschlagplatten 44 auf den Trägerteilen 47.
Im oberen Federteller 4 sind in den Ausführungsbeispielen Fig. 1 und 2 am Zapfen mittels Silentblocgelenken 37, 37' die Lenker 16, 16' befestigt, die anderseits bei 17, 17' ebenfalls mittels Silentblocks am Drehgestellrahmen angeschlossen sind. Diese Lenker bewirken, dass bei einer Drehung des Drehgestelles relativ zum Wagenkasten die oberen Federteller 4 mitgenommen und längs der Führungen 3,2 verschoben werden, ohne dass in dieser Richtung die Federn eine Beanspruchung erfahren.
In der Ausführungsvariante entsprechend den Fig. 6 und 7 ist der obere Federteller 4 von einem Hüllkörper 48 umgeben, der zwei vertikal und senkrecht zur Fahrzeuglängsachse angeordnete Gleitflächen
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trägt.Federteller 8 aufgehängt sind. Die'Gleitplattenführungen 49. 50 bzw. 49', 50' bewirken, dass die oberen
Federteller 4 vom Drehgestellrahmen in Längsrichtung mitgenommen werden, wobei die Beweglichkeit vertikal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung gewahrt bleibt. Bei der dargestellten Ausführung ist die Dre- hung des Federtellers 4 bzw. des Hüllkörpers 48 bei Drehgestellauslenkung gleichfalls durch Drehzapfen
3a ermöglicht (s. Fig. 3).
Die Steifigkeit der Gesamtanordnung kann durch Ausschaltung der Pendellenker-Ausschläge vergrö- ssert werden. Zu diesem Zweck sind in den Drehgestellträgern 30 in Drehgestellquerebene zwei Gewinde- bohrungen 13 zur Einbringung von Arretierungsbolzen vorgesehen (Fig. 3).
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wiegenloses Drehgestell mit symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse im Bereich der Drehgestell-
Längsmitte angeordneten Druckfedern für die Übertragung der vertikalen Kräfte zwischen Wagenkasten und Drehgestell. wobei die Druckfedern auf jeder Längsseite des Drehgestelles oben und unten in je einem
Federteller eingespannt oder kippgesichert abgestützt sind, um auch Querkräfte zwischen Drehgestell und
Wagenkasten durch die Seitensteifigkeit der Druckfedern übertragen zu können, wobei die oberen Feder- teller in Längsrichtung mit dem Drehgestell in Verbindung stehen sowie mit Mittelpunktführung des Drehgestellrahmens an einem im Wagenkastenunterteil befestigten Drehzapfen, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Federteller (4) mittels Zapfen (3a) gegenüber je einem Gleitstück (3) drehbar sind,
welche
Gleitstücke in in Fahrzeuglängsrichtung erstreckten und mit dem Wagenkastenträger (29) verbundenen Führungsschienen (2) nur in Fahrzeuglängsrichtung geführt sind, dass die unteren Federteller (8) in an sich bekannter Weise je an vier Pendellenkern (11, 11') in Parallelogrammführung am Drehgestellrahmen längs- und querbeweglich bei allen Lenkerausschlägen horizontal geführt aufgehängt sind und dass mit dem vom Wagenkastenrahmen (29) nach abwärts ragendem Drehzapfen (42) ein mit vertikalen Führungsflächen parallel und senkrecht zur Längsachse des Drehgestelles versehener Führungskörper (20) von rechteckigem Grundriss-Querschnitt in an sich bekannter Weise mittels eines gummielastischen Zwischenkörpers (19) durch.
Vulkanisierung oder axiale Verspannung verbunden ist, so dass der in einem Ausschnitt des Drehgestellrahmens geführte Führungskörper (20) um den Zapfen (42) mit dem Drehgestell in begrenztem Ausmass elastisch drehbar ist.