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Wiegenloses, gasgefedertes Drehgestell für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein wiegenloses, gasgefedertes Drehgestell für Schienenfahrzeuge, das zur Übertragung der Antriebs-und Bremskräfte vorzugsweise über einen oder mehrere Längslenker mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, und dessen in der Fahrzeugquerebene des Drehzapfens liegende Gasfederbälge einerseits unmittelbar am Wagenkasten und anderseits unmittelbar am Drehgestellrahmen fest eingespannt sind, wobei die Einspannwülste jedes Federbalges in der Arbeitsstellung in verschiedenen Horizontalebenen liegen.
Es sind Drehgestelle für Schienenfahrzeuge bekannt, die Gasfedern zur Abstützung des Wagenkastens aufweisen. Die Gasfedern können torusförmige, einfaltige Bälge sein, die am Wagenkasten und Drehgestellrahmen befestigt sind, um ausser der lotrechten Federung Horizontalbewegungen zwischen Wagenkasten und Drehgestell zu ermöglichen. Hiebei können die Federbälge so angeordnet sein, dass sie die Horizontalbewegungen unterEinschluss der seitlichen Wiegebewegungen zwischen Wagenkasten und Drehgestell ermöglichen und dabei eine Rückstellkraft in den Federn erzeugt wird, die Wagenkasten und Drehgestell jeweils wieder in ihre Ausgangslage zueinander bringt.
Der Nachteil ist hiebei, dass die in den Federbälgen erzeugte, für die seitliche Wiegenbewegung an sich erwünschte Rückstellkraft beim Durchfahren von Kurven mit Federkräften verbunden ist, die zu einem zusätzlichen Spurkranzdruck und damit zu einem erhöhten Spurkranzverschleiss führen. Lässt man dagegen Horizontalbewegungen zwischen Wagenkasten und Drehgestell unter Verformung der Gasfedern zu, ohne dass eine Rückstellkraft erzeugt wird, so ist dieser Zustand zwar für den Spurkranzdruck in der Kurvenfahrt erwünscht, die Bälge sind aber gegenüber seitlichen Wiegenbewegungen instabil und müssen nach Seitenverschiebungen zwischen den Ein- spannwülsten durch besondere, aufwendige Mittel wieder in ihre Ausgangslage zurückgebracht werden.
Die geschilderten Nachteile würden insbesondere dann auftreten, wenn mit Rücksicht auf die guten Lauf-
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innenseite.
Bei einem bekannten, mit Gasfedern ausgestatteten Drehgestell dieser Art ist an jedem Ende eines Mittelquerträgers ein Gasfederbalg angeordnet und der Wagenkasten des Fahrzeuges ist auf diesen Gasfederbälgen aufgesetzt. Die Bälge sind hiebei ringförmig ausgebildet und mit deren Wülsten an Platten, die wieder mit dem Wagenkasten bzw. mit dem Drehgestell verbunden sind, angeschlossen. Um die Bälge nach einer Querverschiebung in waagrechter Richtung in ihre Nullage zurückzuführen, sind am Mittelquerträger Rückstellvorrichtungen vorgesehen, die einerseits aus mehreren um einen Drehzapfen angeordnetenRollkörpern mit Rollflächen und anderseits aus mit demMittelquerträger und dem Wagenkasten verbundenen Dämpfern bestehen.
Die Bälge des bekannten Drehgestells sind als instabile Bälge ausgebildet, die infolge einer mangelnden, eigenen Rückstellkraft einer zusätzlichen Rückstellvorrichtung bedürfen.
Es ist ferner bekannt, einen als Rollbalg ausgebildeten Gasfederbalg mit dessen einem Wulst an einem Schwingrahmen und mit dessen anderem Wulst am Wagenkasten anzuschliessen. Der bekannte Gasfeder-
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balg hat in horizontaler Richtung eine sehr harte Federcharakteristik und erlaubt daher nur kleine Seitenbewegungen in dieser Richtung, so dass er durch die Anwendung von Pendeln, die einerseits mit dem Schwingrahmen und anderseits mit dem Fahrgestell gelenkig verbunden sind, in einer Richtung, beispielsweise
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richtung des Fahrzeuges das Gewicht des Wagenkastens gegen den Schwenkvorgang der Pendel wirkt.
Ein weite- rer Nachteil wird darin gesehen, dass die bekannte Gasfeder infolge ihres aufwendigen Aufbaues störanfällig ist, da vor allem die Gelenke der Pendel durch den hohen auf sie wirkendenFlächendruck schneller verschleissen.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein wiegenbalkenloses Drehgestell mit upmittelbar zwischen Wagenkasten und Drehgestell angeordneten Gasfedern zu schaffen, die keine unzulässige Erhöhung des Spurkranzdruckes beim Durchfahren von Kurven durch eine hohe Rückstellkraft der Bälge ergeben, die aber auch keine zusätzlichen Mittel zur Aufnahme der Querbewegung zwischen Wagenkasten und Drehgestell erfordern.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gasfederbälge mit Ausnahme der Einspannwülste abstützfrei angeordnet und, wie an sich bekannt, torusförmig als nach oben offene Rinne mit einem Querschnitt, der im wesentlichen Teil eines Kreisbogens ist, ausgebildet sind, wobei in bekannter Weise die Wand jedes Gasfederbalges in den beiden, an die Einspannwülste anschliessenden Ab- schnitten jeweils eine andere Neigung gegen die lotrechte Symmetrieachse der Gasfeder aufweist, derart, dass der Abschnitt des dem Drehgestellrahmen zugeordneten Einspannwulstes einen kleineren Winkel mit derSymmetrieachse als der Abschnitt des dem Wagenkasten zugeordnetenEinspannwulstes einschliesst.
Durch diese Massnahmen werden optimale Laufeigenschaften des Schienenfahrzeuges erzielt, da durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Gasfederbälge ein Drehen, Quer- und Vertikalfedern der Gasfederbälge ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Gasfederbälge die für deren Rückstellung erforderliche kleinere Rückstellkraft selbsttätig aufbauen, so dass auf komplizierte Rückstelleinrichtungen weitgehend verzichtet werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Wand des Gasfederbalges im Bereich zumindest eines Einspannwulstes in gerader Mittelstellung des Drehgestells zumindest angenähert lotrecht verläuft. Durch diese Massnahmen ist es möglich, je nach Anforderung der Federcharakteristik des Balges durch Veränderung der Neigung der Wände an deren Einspannwulsten demBalg eine mehr oder weniger harte bzw. weiche Federkennlinie in beiden Federungsrichtungen, d. h. horizontal bzw. vertikal zu geben.
Gemass einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen dem Gasfederbalg bzw. den Gasfederbälgen der einen Seite des Drehgestells und dem Gasfederbalg bzw. Gasfederbälgen der andern Seite des Drehgestells bzw. den die Gasfederbälge tragenden, das Gasvolumen vorgrössernden Zylindern am Dreh- gestellrahmen in an sich bekannter Weise eine Ausgleichsverbindung vorgesehen.
Durch diese Ausgleichsverbindung, die in bekannter Weise mit einem Ventil versehen ist, werden die Drücke in den einzelnen Gasfederbälgen nach Überschreiten eines vorbestimmten Druckunterschiedes ausgeglichen, so dass das Drehgestell bei Entleerung nur eines Balges entgleisungssicher bleibt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht bei einem Schienenfahrzeug mit zwischen Drehgestellrahmen und mit dem Drehzapfen verbundenen Zwischenstücken angeordneten, quer zur Fahrzeuglängsrichtung wirksamen Seitenfedern darin, dass die Seitenfedern in an sich bekannter Weise zwischen am Drehgestellrahmen angebrachten Anschlägen und einem mit dem Drehzapfen verbundenen Mitnehmer vorgesehen sind, wobei die Federn erst bei Erreichen etwa der Hälfte der maximal möglichen Wiegenquerbewegung wirksam werden und ihreFederkennlinie in an sich bekannterweise vorteilhaft durch einen schichtweisen ändernden Werkstoffaufbau oder durch eine entsprechende Formgebung progressiv gestaltet ist.
Durch diese Massnahmen wird das Querspiel jedes Gasfederbalges begrenzt und dem an sich in Fahrzeugquerrichtung weichen Gasfederbalg eine in Fahrzeugquerrichtung härtere Federkennlinie nach Überwindung eines zulässigen, weichen Maximalwertes verliehen. Somit kann der Gasfederbalg in Fahrzeuglängsrichtung frei federn, in Fahrzeugquerrichtung dagegen nur bis. zu einem bestimmten, vorher festgelegten Weg, um dann später durch die Querspielbegrenzung gehemmt zu werden. Durch die Querspielbegrenzung erhält der Gasfederbalg die für das Kurvenfahren härtere Federcharakteristik, so dass die Laufeigenschaften des Fahrzeuges merklich gebessert werden.
EinAusführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. l etwa die Hälfte der Seitenansicht einesDrehgestells gemäss der Erfindung mit angedeutetem Wagenkasten, Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Draufsicht des gleichen Drehgestells ohne Wagenkasten und Fig. 3 die
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Anordnung einer der Gasfedern des Drehgestells in grösserer Darstellung.
Die Radsätze 1 des Drehgestells sind mittels Federblattlenker 2 in bekannter Weise horizontal im Drehgestellrahmen 3 geführt. Die Abstützung des Drehgestellrahmens 3 auf das Gehäuse 4 der Radsatzlager erfolgt über Federn 5, die entweder kleinvolumige Gummifedern oder niedrige Schraubenfedern sein können.
In der lotrechten Quermittelebene des Drehgestells ist der Wagenkasten 6 über Gasfedern 7 auf den Seitenträgern des Drehgestellrahmens abgestützt, wobei jedem der beiden Seitenträger eine Gasfeder zugeordnet ist. Die Längsmitnahme des Drehgestells erfolgt über einen Drehzapfen 8 des Wagenkastens.
Der am Wagenkasten befestigte Drehzapfen 8 ragt um seine Längsachse drehbar, horizontal spielarm und lotrecht verschieblich in ein Querhaupt 9 des Drehgestells. Die Enden des Querhauptes 9 sind überLängslenker 10 mit dem Drehgestellrahmen verbunden. Sowohl amDrehgestellrahmenalsaucham Querhaupt sind die Lenker räumlich beweglich angeschlossen. An Konsolen des Querhauptes sind Gummifedern 11 befestigt, die unter Einschaltung eines bestimmten Abstandes Anschlägen 12 des Drehgestellrahmens gegenüberliegen.
Jede Gasfeder ist als torusförmiger Gasfederbalg ausgebildet, der ausser an den Einspannwülsten keine weitere Abstützung hat. Zur Befestigung jedes Gasfederbalges 7 an den Drehgestellängsträgern ist in diesen je ein Zylinder 13 als zusätzlich tragender Teil eingesetzt. Jeder Zylinder ist am oberen Ende mit einem Lagerring 14 versehen, auf dem der dem Drehgestell zugehörige Einspannwulst 15 des Federbalges 7 nach der Art schlauchloser Reifen dichtend aufsitzt. Der dem Wagenkasten zugehörige Einspannwulst 16 ist zwischen zwei Klemmringen 17, 18 des Wagenkastens eingeklemmt. In der Ruhelage liegen die Einspannwülste auf der Mantelfläche eines Kegels, dessen senkrechte Mittellinie mit der Mittellinie des Zylinders 13 zusammenfällt.
Mit Hilfe der üblichen lastabhängigen Regelung der Füllung des Gasfederbalges ist gewährleistet, dass die Ruhe-bzw. Normallage des Gasfederbalges unabhängig von derFederbelastung eingehalten ist und dass der Federbalg stets von der gleichen Lage ein-und ausfedert. Gewebeaufbau und Gummibeschichtung des Balges lassen zwar wegen des Fehlens von Abstützflächen eine möglichst völlige Einstellung des Balges im Meridianschnitt zu, erzwingen aber im Normalzustand einen möglichst senkrechten Verlauf der Balgwand im Bereich des Einspannwulstes 15. Das obere Ende des Zylinders 13 ist offen, so dass der im übrigen gasdichte Zylinderinnenraum das Gasvolumen des Federbalges vergrössert.
An der oberen Öffnung des Zylinders befindet sich ein Anschlag 19 alsNotfang imFalle desPlatzens desFederbalges.Der Anschlag 19 ist zwischen Rippen 20 und einem Stempel 21 gehalten, der sich seinerseits auf einer gelochten Versteifungsplatte 22 des Zylinders 13 abstützt. Der Anschlag besteht aus der auf dem Stempel 21 gehaltenen Grundplatte 19a, aus dem Gummikörper 19b und aus der dem Wagenkasten zugekehrten Oberplatte 19c. Starre Anschläge 23 begrenzen das Wiegenquerspiel zwischen Wagenkasten und Drehgestell.
Die Anschläge weisen, in der Ansicht von oben, geneigte Teile auf, denen gegenüber die Anschläge 24 des Wagenkastens sich so befinden, dass in der Geradeausfahrt nach beiden Seiten ein gleich grosses Wiegenquerspiel vorliegt, weil sich die Anschläge 24 gegenüber den zur Fahrtrichtung parallelen Teilen der Anschläge 23 befinden, während in der Kurve das Wiegenspiel nach der Kurveninnenseite verkleinert, nach der Kurvenaussenseite dagegen nicht verkleinert ist, weil sich der Anschlag 24 der Kurvenaussenseite nach wie vor gegenüber dem zur Fahrtrichtung parallelen Teil des Anschlages 23 befindet, während sich der Anschlag 24 derKurveninnenseite gegenüber dem nach der lotrechten Fahrzeuglängsmittelebene abgebogenen Teil des Anschlages 23 befindet.
In der Geradeausfahrt ergeben für die Wiegenquerbewegungen allein die Gasfedern die Rückstellkraft.
Es sei denn, es treten extrem grosse Seitenbewegungen auf, die zusätzlich die Seitenfedern 11 wirk- sam werden lassen. In der Kurvenfahrt ergeben die Seitenfedern 11 für die Wiegenbewegungen und die Querkomponenten der Drehbewegungen des Drehgestells um die Längsachse des Drehzapfens 8 zusätzliche Rückstellkräfte, während für die Längskomponenten der Drehbewegungen des Drehgestells allein die Gasfedern eine geringe Rückstellkraft ergeben, was ohne weiteres vertretbar ist, weil nach dem Durchfahren einer Kurve in der Hauptsache der Spurkranzdruck das Rückdrehen des Drehgestells in seine Normallage bewirkt.
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