Zweiachsiges Drehgestell für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein zweiachsiges Drehge stell für schnellfahrende Schienenfahrzeuge in Leichtbauweise.
Für Drehgestelle von Schienenfahrzeugen ist so wohl die Forderung nach Leichtbau als auch die For derung nach Verschleissarmut der einzelnen Teile als auch schliesslich die Forderung nach guten Lauf eigenschaften bekannt und zum Teil sehr alt. Trotz des Bekanntseins aller drei Forderungen war es bisher in der Praxis aber so, dass jeweils auf die Erfüllung der einen Forderung besonderer Wert gelegt wurde und auf die Erfüllung der anderen Forderungen mehr oder weniger weitgehend verzichtet werden musste.
So wurde bisher in der Praxis insbesondere noch nicht ein ganzes Drehgestell in konsequenter Leicht bauweise ausgeführt und gleichzeitig eine für den praktischen Betrieb über längere Zeit hinweg befrie digende Verschleissarmut der durch Verschleiss be sonders gefährdeten Teile erzielt. Da es sich bei den dem Verschleiss unterworfenen Teilen aber haupt sächlich um Führungsteile handelt, bedeutet der vor zeitige Verschleiss dieser Teile, dass selbst dann, wenn im Neuzustand des Drehgestelles gute Laufei genschaften vorlagen, diese wegen des Verschleisses schon nach relativ kurzer Betriebszeit nicht mehr vorlagen.
Sollte dieser Gefahr begegnet werden, so war eine ständige Überwachung und Ausbesserung notwendig.
Hiervon ausgehend wurde nun ein zweiachsiges Drehgestell entwickelt, dessen Hauptteile trotz des anzuwendenden Leichtbaues über lange Zeit prak tisch verschleissfrei sind und deswegen eine einmal vorliegende gute Laufeigenschaft über lange Zeit hin weg gewährleisten.
Dieses Drehgestell ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a. Die Radsätze sind in Wälzlagern gelagert, wobei die Übertragung der horizontalen Querkräfte vom Radsatz über die Achsbuchse auf den Drehge stellrahmen durch Achslenker beiderseits der Achs buchse erfolgt und die elastischen Lenkeranschlüsse auf einer die Radsatzdrehachse senkrecht schneiden den Geraden (x - y bzw. x' - y') liegen, b.
die in Wälzlagern gelagerten Radsätze sind verschleisslos und reibungslos im Drehgestellrahmen geführt, wobei die Führung in Längsrichtung des Drehgestelles praktisch spielfrei erfolgt, die Führung in Querrichtung jedoch unter Zwischenschaltung ela stischer Elemente zwischen dem die Achsbuchse auf nehmenden Achslenker und dem Drehgestellrahmen geschieht, wobei die Federkonstanten der elastischen Elemente so gewählt sind, dass sich unter Berück sichtigung der wirksamen Hebelarme des Achslen kers gleichgrosse Federwege ergeben, so dass Quer verschiebungen jedes Radsatzes genau in Richtung seiner Drehachse erfolgen, c.
die Abstützung der Wagenkastenlast von den aussenliegenden Untergestell-Längsträgern des Wa genkastens auf das Drehgestell erfolgt über je ein Abstützelement, das ausserhalb des Drehgestellrah mens an diesem über Pendel oder Schaken aufge hängt ist und aus einem Gleitstückträger, einem Schraubenfederpaar mit zugeordnetem Stossdämpfer und einem Federtrog besteht, d.
die Abstützelemente für den Wagenkasten sind von den Beschleunigungs- und Bremskräften entla stet, und zwar dadurch, dass die Beschleunigungs- und Bremskräfte wie die Pufferstosskräfte durch einen Drehzapfen des Wagenkastens etwa in Höhe des Schwerpunktes des Drehgestellrahmens über ein mit einem Querhaupt verbundenes Lenkerpaar direkt zwischen Wagenkasten und Drehgestellrahmen über tragen werden, und e.
die Abstützelemente sind in Längsrichtung des Drehgestelles durch Gleitplatten gegenüber dem Drehgestellrahmen und in Querrichtung durch eine Kulissenführung gegenüber dem Wagenkasten-Un tergestell geführt, wobei die Kulissenführung entwe der ein Kugellager oder einen im Ölbad laufenden Gleitstein aufweist, die als Kreisringsegmente um die Längsachse des Drehzapfens angeordnet sind.
Die bisher in der Praxis gewonnenen Erkenntnis se lassen erwarten und durchgeführte Versuche be stätigen diese Erwartung, dass unter Berücksichti gung des heutigen Standes der Technik mit den Merkmalen nach der Erfindung ein den heutigen Forderungen nach Leichtbau entsprechendes Dreh gestell gebaut werden kann, dessen Gesamtkonzep tion durch geringen Verschleiss seiner wesentlichen Teile über lange Zeit hinweg einen guten Fahrzeug lauf gewährleistet. Hierbei kommt,es weniger auf die spezielle Ausgestaltung der jeweils verwendeten und an sich durchweg bekannten Einzelteile an als viel mehr, wie angedeutet, auf die gewählte Gesamtkom bination, die die Erfindung im wesentlichen kenn zeichnet.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Drehgestell nach der Erfindung von der Seite gesehen, Fig. 2 das Drehgestell nach Fig. 1 von oben gese hen, Fig.3 den Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2 und Fig. 5 und 6 Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1 bis 4 in etwas anderen Ausführungsformen.
Die äusseren Enden der Achswellen der Radsätze 1, 2 des Drehgestelles sind in Wälzlagern gelagert. Die Wälzlager sind in den Achsgehäusen 3 angeord net. Auf jedem der vier Lagergehäuse ist der Drehge stellrahmen 4 über eine Schraubenfeder 5 abgestützt. Der horizontalen Führung der Radsätze im Drehge stellrahmen dienen kombinierte Längs- und Querlen ker in Verbindung mit elastischen Querführungen (Fig. 1 bis 4). Jedes Achslagergehäuse wird auf der der Drehgestellquermittelebene zugekehrten Seite in der Höhe der Drehachse des Radsatzes starr von dem zugdruck-, biege- und verwindungssteifen Achslenker.
6 erfasst, dessen dem Achslager abgekehrtes Ende mit einem Auge 7 unter Zwischenschaltung einer Gummihülse auf einem Querzapfen des Drehgestell rahmens gelenkig gelagert ist. Anschläge 8, 9 des Drehgestellrahmens beiderseits des Auges 7 begren zen die Bewegungen des Lenkers gegenüber dem Querzapfen unter Schubverformung der Gummihül se. Auf der dem Achslenker gegenüberliegenden Seite ist an jedem Achslagergehäuse wiederum in Höhe einer die Anlenkpunkte des Achslenkers .6 ver bindenden Ebene x - y, ein Gehäuse 10 befestigt (Fig. 1, 3). In dieses Gehäuse ragt eine Nase 11 des Drehgestellrahmens. Beiderseits der Nase sind mehr schichtige Gummifedern 12 angeordnet.
Sie liegen mit Vorspannung zwischen der Nase und dem Ge häuse und sind in lotrechter und Drehgestell-Längs richtung durch Schubkräfte, in Drehgestellquerrich tung durch Druckkräfte verformbar. Die Gummife dern 12 und,die Gummihülse am äusseren Ende jedes Achslenkers sind unter Berücksichtigung der wirksa men Hebelarme (Abstand der Drehachse des Rad satzes von der Gummifeder 12 bzw. der Längsachse der Gummihülse) so aufeinander abgestimmt, dass an den Rädern eines Radsatzes angreifende Schienen- stösse Bewegungen des Radsatzes genau in Richtung seiner Drehachse und genau in Querrichtung des Drehgestelles bewirken.
In jedem seitlichen Längsträger des in der Drauf sicht H-förmigen Drehgestellrahmens ist mit Schaken 30 oder entsprechenden Pendeln ein Abstützelement für den Wagenkasten aufgehängt. Der Federtrog 13 jedes Abstützelementes ist gelenkig im unteren Ende des Schakenbügels eingehängt, wobei verstellbare Zwischenstücke ein Ausrichten des Federtroges zu lassen. Auf jedem Federtrog sind zwei in Drehgestell -Längsrichtung hintereinanderliegende Schraubenfe dern 14 mit ihren unteren Enden abgestützt. Die Fe dern 14 unterstützen den Gleitstückträger 15 des je weiligen Abstützelementes. Zwischen den Federn ist ausserdem ein hydraulischer Schwingungsdämpfer 16 zwischen Gleitstückträger 15 und Federtrog 13 ange ordnet. Der Federtrog kann gegenüber dem Drehge stellrahmen frei pendeln.
Der Gleitstückträger ist mit Gleitplatten 17 im Drehgestellrahmen geführt. Die Gleitplatten verhindern Relativbewegungen zwischen Drehgestellrahmen und Gleitstückträger in Fahrzeug längsrichtung, lassen dagegen Relativbewegungen zwischen Drehgestellrahmen und Gleitstückträger in Fahrzeugquerrichtung und in lotrechter Richtung zu.
Jeder Gleitstückträger nimmt in einem öldichten Gehäuse 18 eine Kulissenführung auf. Diese weist eine genutete Gleitplatte 19 des Gleitstückträgers auf, in deren Nut ein Gleitstein 20 des Wagenkastens ein greift. Statt dessen kann jeder Gleitstückträger auch ein Kugellager 21 in dem öldichten Gehäuse aufneh men. Die Längsachse der Nuten der Gleitplatten bei der Gleitstückträger sind mit gleichem Radius ge krümmt, dessen Mittelpunkt auf der Längsachse des Drehzapfens 22 des Wagenkastens liegt. Jedes Ku gellager weist zwei Kugelreihen auf und die Mittelli nie zwischen den Kugelreihen ist ensprechend ge krümmt.
Infolge der damit gegebenen, ausschliesslich seitlichen Übertragung der Abstützkräfte des Wagen kastens zwischen den äusseren Langträgern des Wa genkastens und den ausserhalb der Langträger des Drehgestellrahmens liegenden Gleitstückträgern ist der Drehzapfen von senkrechten Kräften entlastet. Er dient der Übertragung der Brems- und Antriebs kräfte zwischen Wagenkasten und Drehgestellrah- men. Zu diesem Zweck ist am unteren Ende des Drehzapfens in Höhe des Schwerpunktes des Dreh gestellrahmens ein Querhaupt 23 gelagert.
Von den Enden des Querhauptes führen parallele Lenker 24, 25 in einander entgegengesetzten Drehgestell- längsrichtungen zum Drehgestellrahmen. Sie sind am Drehgestellrahmen und am Querhaupt gelenkig ange schlossen. Zur gefederten Querführung des Drehge stellrahmens sind zwischen dem Querhaupt und dem Drehgestellrahmen parallele Stossdämpfer 26, 27 an geordnet, die in einander entgegengesetzte Fahrzeug querrichtungen weisen.
Sie sind in vor und hinter der lotrechten Querebene des Drehzapfens liegenden Drehgestellquerebenen angeordnet und dämpfen des wegen auch die relativen Querbewegungen zwischen Wagenkasten und Drehgestell um die Längsachse des Drehzapfens. Statt der vereinigten Längs- und Quer lenker in Kombination mit der beschriebenen Gum miquerführung können auch Federblattlenker 28 ge- mäss Fig.5 vorgesehen sein. Die Federblattlenker sind zug- und drucksteif lotrecht durchzubiegen und um ihre Längsachse x' - y' verwindbar.
Sie sind symmetrisch zur Drehachse des jeweiligen Radsatzes über deren Lenkeranschlüsse 29 am Achslagergehäu se angeschlossen und mit ihren anderen Enden starr und spiellos am Drehgestellrahmen befestigt.
Two-axis bogie for rail vehicles The invention relates to a two-axis bogie alternate for high-speed rail vehicles in lightweight construction.
For bogies of rail vehicles, the requirement for lightweight construction as well as the requirement for low wear of the individual parts and finally the requirement for good running properties are known and in some cases very old. Despite the knowledge of all three requirements, in practice it has been the case so far that special emphasis was placed on fulfilling one requirement and the other requirements had to be more or less largely dispensed with.
So far in practice, in particular, a whole bogie has not yet been designed in a consistent lightweight design and at the same time a satisfactory low wear of the parts particularly endangered by wear has been achieved for practical operation over a long period of time. Since the parts subject to wear are mainly guide parts, the premature wear of these parts means that even if the bogie had good running properties when the bogie was new, these no longer existed after a relatively short period of operation due to wear .
If this danger were to be met, constant monitoring and repair was necessary.
Based on this, a two-axle bogie has now been developed, the main parts of which are practically wear-free for a long time, despite the lightweight construction to be used, and therefore guarantee good running properties over a long period of time.
This bogie is characterized by the combination of the following features: a. The wheel sets are mounted in roller bearings, whereby the transmission of the horizontal transverse forces from the wheel set via the axle bushing to the bogie frame is carried out by steering links on both sides of the axle socket and the elastic link connections on a straight line (x - y or x '- y ') lie, b.
The wheel sets stored in roller bearings are wear-free and smoothly guided in the bogie frame, the guidance in the longitudinal direction of the bogie is practically free of play, but the guidance in the transverse direction with the interposition of elastic elements between the axle guide receiving the axle bushing and the bogie frame, whereby the spring constants of the elastic elements are chosen so that, taking into account the effective lever arms of the Achslen kers, spring travel of the same size results, so that transverse displacements of each wheel set take place exactly in the direction of its axis of rotation, c.
the support of the car body load from the external underframe longitudinal members of the car body on the bogie is carried out via a support element that is suspended from the bogie frame outside the frame by pendulums or hooks and consists of a slider carrier, a pair of helical springs with an associated shock absorber and a spring trough , d.
the support elements for the car body are relieved of the acceleration and braking forces, namely that the acceleration and braking forces such as the buffer impact forces through a pivot of the car body at about the level of the center of gravity of the bogie frame via a pair of links connected to a crosshead directly between the car body and bogie frame are carried over, and e.
The support elements are guided in the longitudinal direction of the bogie by sliding plates opposite the bogie frame and in the transverse direction by a link guide opposite the car body underframe, the link guide either having a ball bearing or a sliding block running in an oil bath, which are arranged as circular ring segments around the longitudinal axis of the pivot are.
The knowledge gained so far in practice can be expected and tests carried out confirm this expectation that, taking into account the current state of the art with the features according to the invention, a bogie corresponding to today's requirements for lightweight construction can be built, the overall conception of which low wear of its essential parts ensures good vehicle running over a long period of time. Here, it depends less on the special design of the items used and consistently known per se than much more, as indicated, on the selected Gesamtkom combination, which distinguishes the invention essentially.
Embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically in the drawing. 1 shows a bogie according to the invention from the side, FIG. 2 shows the bogie according to FIG. 1 from above, FIG. 3 shows the section along the line III-III in FIG. 2, FIG Section along the line IV-IV in FIG. 2 and FIGS. 5 and 6 details of the arrangement according to FIGS. 1 to 4 in somewhat different embodiments.
The outer ends of the axle shafts of the wheel sets 1, 2 of the bogie are mounted in roller bearings. The rolling bearings are net angeord in the axle housings 3. On each of the four bearing housings, the rotary frame 4 is supported by a coil spring 5. The horizontal guidance of the wheel sets in the rotating frame are used by combined longitudinal and transverse links in conjunction with elastic transverse guides (Fig. 1 to 4). Each axle bearing housing is rigid on the side facing the transverse center plane of the bogie at the level of the axis of rotation of the wheelset by the traction-pressure, bending and torsion-resistant axle guide.
6, whose end facing away from the axle bearing is articulated with an eye 7 with the interposition of a rubber sleeve on a transverse pin of the bogie frame. Stops 8, 9 of the bogie frame on both sides of the eye 7 limit the movements of the link relative to the transverse pin with shear deformation of the rubber sleeve. On the side opposite the steering link, each axle bearing housing is in turn at the level of a level x connecting the articulation points of the steering link .6 - y, a housing 10 attached (Fig. 1, 3). A nose 11 of the bogie frame protrudes into this housing. Multi-layer rubber springs 12 are arranged on both sides of the nose.
They are preloaded between the nose and the housing and are deformable in the vertical and longitudinal direction of the bogie by shear forces, in the transverse direction of the bogie by compressive forces. The rubber tires 12 and the rubber sleeve at the outer end of each wishbone are matched to one another, taking into account the effective lever arms (distance of the axis of rotation of the wheel set from the rubber spring 12 or the longitudinal axis of the rubber sleeve) so that rails engaging the wheels of a wheel set - cause impact movements of the wheelset exactly in the direction of its axis of rotation and exactly in the transverse direction of the bogie.
In each side longitudinal member of the H-shaped bogie frame viewed from above, a support element for the car body is suspended with hooks 30 or corresponding pendulums. The spring trough 13 of each support element is hinged in an articulated manner in the lower end of the hook bracket, with adjustable intermediate pieces allowing the spring trough to be aligned. On each spring trough two in the bogie longitudinal direction one behind the other screw spring 14 are supported with their lower ends. The Fe countries 14 support the slider carrier 15 of the respective support element. Between the springs, a hydraulic vibration damper 16 is also arranged between the slider support 15 and spring trough 13 is. The spring trough can swing freely with respect to the rotating frame.
The slide carrier is guided with slide plates 17 in the bogie frame. The slide plates prevent relative movements between the bogie frame and the slide carrier in the longitudinal direction of the vehicle, but allow relative movements between the bogie frame and the slide carrier in the transverse direction of the vehicle and in the vertical direction.
Each slide carrier receives a link guide in an oil-tight housing 18. This has a grooved slide plate 19 of the slide carrier, in the groove of which a slide block 20 of the car body engages. Instead, each slider carrier can also receive a ball bearing 21 in the oil-tight housing. The longitudinal axis of the grooves of the slide plates in the slide carrier are curved with the same radius GE, the center of which lies on the longitudinal axis of the pivot 22 of the car body. Each ball bearing has two rows of balls and the middle between the rows of balls is curved accordingly.
As a result of the given, exclusively lateral transmission of the supporting forces of the car box between the outer long members of the Wa genkastens and the slide piece carriers lying outside the long members of the bogie frame, the pivot is relieved of vertical forces. It is used to transfer the braking and driving forces between the car body and the bogie frame. For this purpose, a crosshead 23 is mounted at the lower end of the pivot at the level of the center of gravity of the pivot frame.
From the ends of the crosshead, parallel links 24, 25 lead in mutually opposite longitudinal directions of the bogie to the bogie frame. They are articulated to the bogie frame and the crosshead. For spring-loaded transverse guidance of the Drehge alternate frame parallel shock absorbers 26, 27 are arranged between the crosshead and the bogie frame, which point in opposite vehicle transverse directions.
They are arranged in front of and behind the vertical transverse plane of the bogie transverse planes and also dampen the relative transverse movements between the car body and bogie around the longitudinal axis of the bogie. Instead of the combined longitudinal and transverse links in combination with the rubber transverse guide described, spring leaf links 28 according to FIG. 5 can also be provided. The spring leaf control arms can be bent vertically so that they are rigid against tension and compression and can be twisted about their longitudinal axis x '- y'.
They are symmetrically connected to the axis of rotation of the respective wheelset via their link connections 29 on the Achslagergehäu se and fixed with their other ends rigidly and without play on the bogie frame.