Achslageraufhängung insbesondere Mr Schiellenfahrzetage
Die Erfindung betrifft eine Achslageraufhängung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei der der Fahrge stellrahmen über elastische Abstützungen auf das Achslagergehäuse abgestützt ist.
Um einen guten Fahrkomfort und geringen Verschleiss der Spurkränze zu erhalten, werden im Schienenfahrzeugbau die Achslager in Richtung der Vertikal- und Horizontalkräfte elastisch aufgehängt.
Bei einer derartigen bekannten Achslageraufhängung, bei der das Achslager zu seinen Seiten auf von ihm abstehenden Konsolen elastische Abstützungen trägt, die an der Unterseite des Fahrgestellrahmens ein Widerlager haben, besteht die Abstützung aus einer Schraubenfeder, die sich mittels eines Federtellers und eines winkelförmigen Gummiringes auf der Konsole des Achslagergehäuses abstützt. Diese Achslagerführungen haben jedoch den Nachteil, dass sie in bezug auf die auftretenden Horizontalkräfte zu starr sind.
Dieser Nachteil wird bei der anderen bekannten Achslageraufhängung dadurch vermieden, dass beiderseits der Konsolen des Achslagergehäuses Gummiblöcke angeordnet sind, die ihrerseits fest mit dem Drehgestellrahmen des Schienenfahrzeuges verbunden sind. Durch die Horizontalkräfte werden diese Gummiblöcke auf Schub und Druck beansprucht, durch die erheblich grösseren Vertikalkräfte jedoch nur auf Schub. Da die zulässigen Schubspannungen für Gummi relativ gering sind und wegen der kombinierten Beanspruchungsart ausserdem nochmals reduziert werden müssen, sind aus Sicherheitsgründen aufwendige grossdimensionierte Konstruktionen erforderlich.
Bei einer anderen bekannten Achslageraufhängung wird dieser Nachteil teilweise vermieden, da die Vertikalfederung des Schienenfahrzeuges zum Teil von einer in der Mitte des Achslagers zwischen Drehgestellrahmen und Achslagergehäuse angeordneten zylindrischen Schraubenfeder aus Stahl übernommen wird. Die an beiden Seiten der Konsolen angeordneten Gummielemente, die ihrerseits mit dem Drehgestellrahmen fest verbunden sind, werden durch die Horizontalkräfte auf Schub und Druck beansprucht, durch die reduzierten Vertikalkräfte jedoch nur auf Schub, was im Hinblick auf die kombinierte Beanspruchungsart die reduzierte zulässige Spannung nochmals herabsetzt und daher ebenfalls relativ grosse Querschnitte erforderlich macht.
Während der Fahrt eines Schienenfahrzeuges treten infolge von Radunwuchten an den Achslagern Impulse auf, die in Fahrzeuglängsrichtung wirken und durch die Kraftübertragungselemente auf Drehgestellrahmen und Fahrzeugkasten übertragen werden. Bei leichten, schnell fahrenden Fahrzeugen erreicht die geschwindigkeitsabhängige Impulsfrequenz häufig den Bereich der Eigenfrequenz des Fahrzeugkastens, so dass es zu unangenehmen Resonanzerscheinungen kommt.
Für diesen Fall sind die bekannten Konstruktionen, bei denen die Horizontalkräfte durch im allgemeinen aus Festigkeitsgründen gross dimensionierte Gummielemente übertragen werden, nicht sonderlich geeignet. Gummife dem besitzen beispielsweise gegenüber Stahlfedern eine wesentlich höhere Eigendämpfung, so dass die Horizontalkräfte bei bestimmten Impulsfrequenzen quasi starr übertragen werden. Ausserdem spielt der Faktor der Alterung eine nicht unwesentliche Rolle, da sich die Charakteristik der Gummifedern ziemlich verändern kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Achslageraufhängung zu schaffen, bei der sich die aus den Radunwuchten herrührenden Impulse nicht zum Nachteil des allgemeinen Fahrkomforts auf den Fahrzeugkasten auswirken können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Achslagergehäuse mittels mindestens einer in der Fahrzeugquerrichtung verlaufenden, an einem mit dem Fahrgestellrahmen in Fahrzeuglängsrichtung praktisch starr verbundenen Bauteil angebrachten Achse pendelnd aufgehängt ist.
Auf beiliegender Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Achslageraufhängung in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Grundriss der Achslageraufhängung in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Variante der Achslageraufhängung in schematischer Darstellung und
Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Variante der Achslageraufhängung in schematischer Darstellung.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Fahrgestell- bzw.
Drehgestellrahmen eines Schienenfahrzeuges bezeichnet, der sich über zylindrische Schraubenfedern 2 auf Konsolen 3 abstützt. Die Konsolen 3 sind mittels einer Traverse 4 starr verbunden. In der Mitte der Traverse 4 ist eine Achse 5 angebracht, an der ein Achslagergehäuse 6 pendelnd aufgehängt ist. Die durch die Horizontallängskräfte hervorgerufene Pendelbewegung des Achslagergehäuses 6 wird mittels Anschlägen 7 begrenzt. Zwischen dem Achslagergehäuse 6 und den Konsolen 3 sind Rückstellfedern 8 vorgesehen, die die Pendelbewegung des Achslagergehäuses 6 bremsen. Als zusätzliche Dämpfungsglieder sind zwischen Achslagergehäuse 6 und Konsolen 3 Schwingungsdämpfer 9 vorgesehen. Durch die Wahl von geeigneten Rückstellfedern 8 kann die Eigenfrequenz des als Pendel wirkenden Achslagergehäuses 6 günstig beeinflusst werden.
Die durch den Abstand zwischen der Radsatzmitte 10 und der Achse 5 gegebene Pendellänge ist so gewählt, dass die Eigenfrequenz des Pendels im Verhältnis zur Eigenfrequenz des Fahrzeugkastens sehr niedrig ist. Damit wird erreicht, dass der Bereich der Eigenfrequenz des Pendels bei niedriger Fahrgeschwindigkeit erreicht wird und im Bereich der Eigenfrequenz des Fahrzeugkastens, also bei hoher Fahrgeschwindigkeit, keine unangenehmen Resonanzerscheinungen auftreten können.
Die Schwingbewegung des Achslagergehäuses 6 in Fahrzeugquerrichtung wird durch eine zwischen dem Achslagergehäuse 6 und der Konsole 3 angebrachte Rückstellfeder 11 (Fig. 2) gebremst und durch feste Anschläge 12 begrenzt. Zusätzlich wirkt ein zwischen dem Achslagergehäuse 6 und der Konsole 3 angeordneter Schwingungsdämpfer 13.
Bei der Variante gemäss der Fig. 3 sind ebenfalls die Teile 1 bis 4 und 7 bis 10 der Fig. 1 vorgesehen. Ein vom Achslagergehäuse 6 der Fig. 1 verschiedenes Achslagergehäuse 14 ist über zwei kurze Pendelhebel 15 an der Traverse 4 aufgehängt. Die Pendelhebel 15 sind mittels Achsen 16 gelenkig am Achslagergehäuse 14 bzw. an der Traverse 4 befestigt. Die Wirkungsweise ist gleich wie bei der Achslageraufhängung nach Fig. 1.
Bei der Variante gemäss der Fig. 4 sind die Teile 3 und 4 der Fig. 1 und 3 durch den Käfig 17 ersetzt, auf den sich der Fahrgestell- bzw. Drehgestellrahmen über die Schraubenfeder 2 abstützt, Im Käfig 17 sind die Teile 5 bis 9 und 11 bis 13 angeordnet, die Wirkungsweise ist gleich wie bei der Achslageraufhängung nach Fig. 1.
Man kann die Pendellagerung auch dämpfend gestalten, z.B. durch Verwendung von reibungsbehafteten Achsen oder Gummielementen. Soll auch eine Pendelbewegung in Fahrzeugquerrichtung ermöglicht werden, so können für die Pendellagerung Kugelbolzen oder kardanisch verformbare Gummielemente verwendet werden.
Ebenso wie bei der Pendelbewegung in Fahrzeuglängsrichtung werden hierbei zum Zwecke der Bremsung, Dämpfung und Begrenzung des Pendelausschlages Rückstellfedern, Schwingungsdämpfer und feste Anschläge verwendet.
Axle bearing suspension especially Mr Schiellfahrzetage
The invention relates to an axle bearing suspension, in particular for rail vehicles, in which the Fahrge supporting frame is supported on the axle bearing housing via elastic supports.
In order to maintain good driving comfort and low wear on the wheel flanges, the axle bearings are elastically suspended in the direction of the vertical and horizontal forces in rail vehicle construction.
In such a known axle bearing suspension, in which the axle bearing carries elastic supports on its sides on consoles protruding from it, which have an abutment on the underside of the chassis frame, the support consists of a helical spring which is mounted on the by means of a spring plate and an angular rubber ring Bracket of the axle box is supported. However, these axle bearing guides have the disadvantage that they are too rigid with regard to the horizontal forces that occur.
This disadvantage is avoided in the other known axle bearing suspension in that rubber blocks are arranged on both sides of the consoles of the axle bearing housing, which in turn are firmly connected to the bogie frame of the rail vehicle. These rubber blocks are subjected to thrust and pressure due to the horizontal forces, but only to thrust due to the considerably larger vertical forces. Since the permissible shear stresses for rubber are relatively low and must also be reduced again because of the combined type of stress, complex, large-scale constructions are required for safety reasons.
In another known axle bearing suspension, this disadvantage is partially avoided since the vertical suspension of the rail vehicle is partly taken over by a cylindrical steel coil spring arranged in the middle of the axle bearing between the bogie frame and the axle bearing housing. The rubber elements arranged on both sides of the brackets, which in turn are firmly connected to the bogie frame, are subjected to thrust and pressure due to the horizontal forces, but only to thrust due to the reduced vertical forces, which further reduces the reduced permissible stress with regard to the combined type of stress and therefore also requires relatively large cross-sections.
During the journey of a rail vehicle, impulses occur due to wheel imbalances on the axle bearings, which act in the longitudinal direction of the vehicle and are transmitted to the bogie frame and vehicle body by the power transmission elements. In light, fast-moving vehicles, the speed-dependent pulse frequency often reaches the range of the natural frequency of the vehicle body, so that there are unpleasant resonance phenomena.
In this case, the known constructions, in which the horizontal forces are transmitted by rubber elements which are generally large for reasons of strength, are not particularly suitable. Rubber hoops have, for example, a much higher level of self-damping compared to steel springs, so that the horizontal forces are transmitted more or less rigidly at certain pulse frequencies. In addition, the aging factor plays a not insignificant role, as the characteristics of the rubber springs can change quite a bit.
The object of the present invention is to create a simple axle bearing suspension in which the impulses resulting from the wheel imbalances cannot affect the vehicle body to the detriment of general driving comfort.
This object is achieved according to the invention in that the axle bearing housing is pendulum suspended by means of at least one axle running in the transverse direction of the vehicle and attached to a component that is practically rigidly connected to the chassis frame in the longitudinal direction of the vehicle.
Embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings, which are explained in more detail below. Show it:
1 shows a side view of an axle bearing suspension in a schematic representation,
Fig. 2 is a floor plan of the axle bearing suspension in a schematic representation,
3 shows a side view of a variant of the axle bearing suspension in a schematic representation and FIG
4 shows a side view of a further variant of the axle bearing suspension in a schematic representation.
In Figs. 1 and 2, 1 is a chassis or
Designated bogie frame of a rail vehicle, which is supported on brackets 3 via cylindrical coil springs 2. The consoles 3 are rigidly connected by means of a cross member 4. In the middle of the cross member 4, an axle 5 is attached, on which an axle bearing housing 6 is suspended in a pendulous manner. The pendulum movement of the axle bearing housing 6 caused by the horizontal longitudinal forces is limited by means of stops 7. Return springs 8 are provided between the axle bearing housing 6 and the consoles 3, which brake the oscillating movement of the axle bearing housing 6. Vibration dampers 9 are provided as additional damping elements between the axle bearing housing 6 and the consoles 3. By choosing suitable return springs 8, the natural frequency of the axle bearing housing 6 acting as a pendulum can be favorably influenced.
The pendulum length given by the distance between the center of the wheelset 10 and the axle 5 is selected so that the natural frequency of the pendulum is very low in relation to the natural frequency of the vehicle body. This ensures that the range of the natural frequency of the pendulum is reached at low driving speed and no unpleasant resonance phenomena can occur in the range of the natural frequency of the vehicle body, i.e. at high driving speed.
The oscillating movement of the axle bearing housing 6 in the transverse direction of the vehicle is braked by a return spring 11 (FIG. 2) attached between the axle bearing housing 6 and the console 3 and limited by fixed stops 12. A vibration damper 13 arranged between the axle bearing housing 6 and the console 3 also acts.
In the variant according to FIG. 3, parts 1 to 4 and 7 to 10 of FIG. 1 are also provided. An axle bearing housing 14 different from the axle bearing housing 6 of FIG. 1 is suspended from the cross member 4 via two short pendulum levers 15. The pendulum levers 15 are articulated to the axle bearing housing 14 or to the cross member 4 by means of axles 16. The mode of operation is the same as that of the axle bearing suspension according to FIG. 1.
In the variant according to FIG. 4, the parts 3 and 4 of FIGS. 1 and 3 are replaced by the cage 17, on which the chassis or bogie frame is supported via the helical spring 2. In the cage 17 are the parts 5 to 9 and 11 to 13, the mode of operation is the same as in the case of the axle bearing suspension according to FIG. 1.
The pendulum bearing can also be designed to be damping, e.g. by using axles subject to friction or rubber elements. If a pendulum movement in the transverse direction of the vehicle is also to be made possible, ball bolts or gimbal deformable rubber elements can be used for the pendulum bearing.
As with the pendulum movement in the longitudinal direction of the vehicle, return springs, vibration dampers and fixed stops are used for braking, damping and limiting the pendulum swing.