CH639906A5

CH639906A5 - Drehgestell fuer eisenbahnfahrzeuge.

Info

Publication number: CH639906A5
Application number: CH650579A
Authority: CH
Inventors: Maurice George Dr Pollard; Allan Sutton
Original assignee: British Railways Board
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1979-07-12
Publication date: 1983-12-15
Also published as: BE876474A; FR2437329B1; SE7904278L; US4332201A; SE442499B; DE2920114A1; LU81317A1; AU527147B2; GB1580620A; CA1117370A; JPS5824305B2; FR2437329A1; JPS54155516A; NL7903888A; AU4715379A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell für Eisenbahnfahrzeuge gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eisenbahnfahrzeuge bekannter Bauart sind bezüglich ihrer Fahreigenschaften von der gegebenen Steifigkeit abhängig, ferner von Reibungsdämpfung oder viskoser Dämpfung zwischen Fahrzeugkörper und Radsätzen. Da diese Parameter die Relativbewegung zwischen Fahrzeugkörper und Radsätzen beschränken, wird somit eine hohe Stabilität mit einem schlechteren Kurvenverhalten auf dem Schienenweg erkauft.

Um eine gute Stabilisierung eines Fahrzeuges bei hohen Geschwindigkeiten zu erreichen und gleichzeitig eine relativ freie Bewegung des Fahrzeuges in den Kurven von Schienensträngen zu ermöglichen, wurden für Eisenbahnfahrzeuge bereits Drehgestelle vorgeschlagen mit wenigstens zwei Radsätzen, deren jeder eine Antriebswelle aufweist, die in einem entsprechenden Paar von Wellenlagern gelagert ist, wobei wenigstens ein Wellenlager eines Radsatzes elastisch mit wenigstens einem Wellenlager eines anderen Radsatzes verbunden1 ist, und zwar über Träger, die wenigstens zwischen ihren Anschlüssen an die Wellenlager keine vertikallasttragende Funktion übernehmen. Diese Träger ergeben eine Versteifung zwischen d'en Radsätzen, was hohe Rückstellkräfte dann erzeugt, wenn die Radsätze eine parallele, aber nicht ausgerichtete Position einnehmen, und geringe Rückstellkräfte, wenn die Radsätze eine ausgerichtete, aber nicht parallele Position einnehmen.

Derartige Anordnungen wurden in den GB-PS 1 179 723 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, dass die Nachteile der bekannten Bauarten vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Drehgestells.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Drehgestell.

Fig. 3 ist eine halbgeschnittene Ansicht gemäss Schnittlinie III-III von Fig. 2.

Fig. 4 ist eine vergrösserte Ausschnittsansicht einer elastischen VerbindungsVorrichtung der Querversteifung.

Fig. 5 ist eine Halbschnittansicht ähnlich jener gemäss Fig. 3, jedoch mit einer abgewandelten Ausführungsform der Pufferung.

Fig. 6 ist eine Bruchansicht ähnlich jener gemäss Fig. 1 einer vertikalen Dämpfeinrichtung.

Aus den Fig. 1 bis 3 erkennt man das Drehgestell, das zwei Radsätze 1 und 2 umfasst. Jeder Radsatz umfasst Räder 3, die auf Wellen 4 gelagert sind (d.h. jede Welle ist mit ihren Rädern 3 drehfest verbunden). Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Räder haben eine hohe, wirksame Konizität, wobei X im Bereich von 0,05 bis 0,5, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3, liegt. Der Radsatz 1 läuft in Wellenlagern 5, während der Radsatz 2 in Wellenlagern 6 läuft. Die Wellenlager sind gemäss diesem Ausführungsbeispiel — jedoch nicht notwendigerweise — an den beiden Enden der Wellen ihrer zugehörenden Radsätze angeordnet. Jedes Lager umfasst einen Wellenkasten 7. Dieser ist derart gestaltet und angeordnet, dass er eine Lagertragfläche mit einem eingeschlossenen Winkel von höchstens 180° bildet. Durch Anordnung einer Lagertragfläche 8 von halbkreisförmiger Gestalt (oder geringfügig weniger als ein halber Kreis) kann ein Gleitlager 9 leicht auf die genannte Fläche aufgebracht und mittels eines teilweise kreisförmigen Streifens 10 an Ort und Stelle befestigt werden (siehe Fig. 1).

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Jeder Streifen kann durch Bolzen 11 an dem zugehörenden Gleitlager 9 befestigt werden — siehe Fig. 1 —, oder durch entsprechende abnehmbare Kupplungen (beispielsweise eine hakenförmige Verbindung) an einem Ende des Streifens und einen Bolzen am anderen Ende.

Die Lagergehäuse bei dieser Ausführungsform bilden ein integrales Teil der Querversteifung. Auf diese Weise umfasst die Querversteifung zwei steife Rahmenkonstruktionen oder Fachwerkelemente 12, 13, die sich zwischen den Wellenkästen 7 eines jeden Radsatzes 1, 2 erstrecken. Bei dieser Ausführungsform umfasst jedes Rahmenwerk ein erstes Rahmenelement oder Querelement 14, das, in Draufsicht gesehen, im wesentlichen V-förmig ist. Die Enden des Querelementes sind an nach oben ansteigenden Streben 15 angeschweisst. Diese Streben 15 haben einen derartigen Querschnit, dass die gesamte Konstruktion sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung genügend steif ist. Sie haben beispielsweise Kastenprofil oder Doppel-T-Profil. Die freien Enden der Streben 15 eines jeden Rahmens sind mit Flanschen 16 ausgestattet, durch welche sie steif an ihre zugehörenden Wellengehäuse angeschlossen sind, und zwar entweder durch hier dargestellte Bolzen oder durch Verschweissung oder durch irgendeine andere steife Verbindung. Jedes Querelement eines jeden Fachwerkelementes 12, 13 ist an seinem Scheitelpunkt mit einer Verbindungsplatte 14a ausgestattet. Über diese Verbindungsplatte sind die einzelnen Querelemente flexibel durch irgendeine geeignete Vorrichtung miteinander verbunden, wodurch die Radsätze 1, 2 keine relative lineare Verschiebe-wegung ausführen können, aber relativ zueinander mit Rotationsverschiebungen, wie Scherbewegungen, frei ausführen können (beispielsweise zum Durchlaufen von Kurven), möglicherweise mit geringem Rückstellmoment. Die flexible Verbindung muss ferner in begrenztem Masse differen-tiales Rollen und Neigen zwischen den Fachwerkelementen 12 und 13 erlauben und damit zwischen deren entsprechenden Radsätzen 1 und 2. Die Verbindungsplatten 14a können beispielsweise Zungen und Kanalabschnitte aufweisen (siehe Fig. 4). Die Zungen sind an den Wänden des Ka-nales durch Gummilager 14b angeschlossen, die hieran befestigt sind (siehe Fig. 4). Alternativ hierzu sind auch andere Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise die Anwendung sogenannter sphärelastischer Lager, d.h. einer Gelenkwelle mit flexibler Einlage zwischen den Verbindungskomponenten, oder durch Anwendung von biegsamen Stahlkonstruktionen. Bei dieser Ausführungsform umfasst jedes Fachwerkelement 12, 13 einen eingeschweissten, sich quer estreckenden Träger 17, der zwischen entsprechenden Streben 15 in der Ebene seines zugehörenden V-förmigen Elementes 14 oder 15 liegt, so wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Träger 17 verbessern die Längssteifigkeit der Querversteifung.

Wie man aus Fig. 1 ferner erkennt, sind die Querelemente 14 deutlich unterhalb der Höhe der Wellen 4 der Radsätze angeordnet, und zwar aufgrund der Neigung der Streben 15. Hierdurch wird genügend Raum geschaffen, um zwischen den Seitenrahmen oder Hauptseitenträgern 19 des Drehgestelles einen Puffer 20 aufzunehmen (siehe Fig. 3). Jeder Hauptseitenträger erstreckt sich in Längsrichtung des Drehgestells und ist an seinen Enden in entsprechenden Wellengehäusen 7 der Radsätze 1 und 2 gelagert. Dabei ist jedes Ende des einzelnen Hauptseitenträgers über Paare von Gummibolzen 20 flexibel an das zugehörende Wellengehäuse angeschlossen, so dass eine Federlagerung geschaffen wird, die die Neigung des Wellengehäuses beschränkt. An dieser Stelle sei darauf verwiesen,

dass die seitliche Steifigkeit jeder dieser Polster 20 geringer ist als die seitliche Steifigkeit der flexiblen Verbindung zwischen der Querversteifung 12,13, um sicherzustellen,

dass seitliche und Längsbewegungen beim praktischen Betrieb durch primäre Federlagerung mit geringen resultierenden Kräften aufgenommen werden, d.h. dass die pri-5 märe Aufhängung in Draufsicht von geringer Steifigkeit ist. Die Gummipolster 20 können aus Laminatkörpern aufgebaut sein, die Stahlplatten 21 umfassen (siehe Fig. 1), um ein geeignetes Steifigkeitsverhältnis der Vertikalen zur Seitenrichtung zu schaffen.

io In Fig. 1 sind die Gummipolster-Platteneinheiten horizontal dargestellt. Sie könnten jedoch ebensogut unter einem gewissen Winkel zur Horizontalen geneigt angeordnet sein, um das gewünschte Steifigkeitsverhältnis längs zu quer für die primäre Federaufhängung zu erzeugen. Die Anordnimg 15 der Achslagerkästen 7 und der ersten Federaufhängung ist derart getroffen, dass die Gummipolster 20 der letztgenanten in relativ geringer Höhe oberhalb der Wellen der Radsätze 1 und 2 liegen. Demgemäss befindet sich die Wirkungslinie dieser Polster für seitliche und Längsbewegung 20 relativ tief unten im Drehgestell. Dieses Merkmal, gemeinsam mit dem Raum infolge der relativ niedrigen Position der Querelemente 14 der Querversteifung, erleichtert die Anwendung sogenannter «Flexicoil»-Federn (das sind Schraubenfedern, die zusätzlich zu vertikalen Bewegungen 25 auch Scherbewegungen aufnehmen können). Hierdurch wird eine zweite Federaufhängung für vertikale und seitliche Bewegungen geschaffen. Es ist nämlich wünscheswert, wenn auch nicht unbedingt erforderlich, dass die Federcharakteristik der Flexicoil-Federn im wesentlichen die glei-30 che wie jene der Gummipolster 20 der ersten Federaufhängung ist.

Wie man insbesondere aus den Fig. 1 und 3 erkennt, ist beidseits des Drehgestelles in einer zentralen Lage zwischen den Radsätzen 1 und 2 eine Flexicoil-Federausfhän-35 gung 22 vorgesehen. Jede Feder der Aufhängung ist an ihrem unteren Ende über einen Zapfen 23 auf einem Rahmenelement 24 ihres Hauptseitenträgers 19 gelagert. Das obere Ende einer jeden Feder ist über einen weiteren Zapfen 25 gestülpt, der von der Unterseite eines Seitenflansches 40 26 des Trägers 18 herunterragt.

Jeder Hauptseitenträger 19 ist bei dieser Ausführungsform aus Stahlblech (statt aus herkömmlichem Guss) gefertigt. Er umfasst eine Brücke 27, an der Rahmenelement 45 24 aufgehängt ist. Wie man sieht, definieren Brücke und Rahmenelement einen rechteckigen Raum 28, innerhalb welchem Flexicoil-Federn 22 und Flansch 26 des Trägers 18 (auch Drehgestellschemel genannt) angeordnet sind. Die Brücke und das Rahmenelement eines jeden Hauptseiten-50 trägers 19 haben im wesentlichen I-Querschnitt oder Dop-pel-T-Querschnitt, um Materialermüdungen in genügendem Masse vorzubeugen. Die Abmessungen der Querschnitte sind den Belastungen des praktischen Betriebes ange-passt. Wie die I-Querschnitte variieren können, ergibt sich 55 insbesondere aus Fig. 1. Man erkennt ferner aus dieser Figur, dass das Rahmenelement 24 an der Brücke 19 hängt. Es umfasst ein Teil 24a konstanten Querschnitts und zwei dreieckige Eckversteifungen 24b. Die Rippen der Eckversteifungen 24b sind mit zueinander ausgerichteten, im 60 Abstand voneinander angeordneten rechteckigen Aussparungen 29 versehen. Diese dienen dazu, die Enden zweier Bremsbalken 30 aufzunehmen. Zu diesem Zwecke ist jeder Bremsbalken gegabelt, so dass zwei Zapfen oder Zinken 30a und 30b entstehen, die in ihre entsprechenden Ausspa-65 rungen 29 eingeführt und durch diese hindurchgeführt sind, um schliesslich auf einer Versteifungsplatte 31 zu ruhen, die der jeweiligen Rippe zugeordnet ist und die sich zwischen einem Paar Aussparungen erstreckt. Die Befesti

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gungsvorrichtung hat gegenüber herkömmlichen Ein-Zap-fen-Befestigungen den Vorteil, dass sie eine grössere Ver-windungssteifigkeit des Bremsbalkens erzeugt und ebenfalls eine bessere Lastverteilung auf den Hauptseitenträgem 19. Zum Zwecke der Klarheit ist nur ein Teil eines jeden Bremsbalkens 30 durch gestrichelte Linien in Fig. 2 dargestellt.

Der Aufbau der Seitenträger ermöglicht es, falls gewünscht, Träger 18 aus einer Schweisskonstruktion aufzubauen, die Normquerschnitte und Normstärken aufweist, statt einer herkömmlichen Gusskonstruktion; es werden keine komplizierten Profile benötigt und es sind keine komplizierten Aussparungen im Träger vorzusehen. Der Querschnitt des Trägers gemäss Fig. 3 ist von herkömmlicher Gusskonstruktion und hat eine vertikale Dämpfungseinrichtung mit einer Verbindungslasche 32, die beidseits des Trägers angelenkt ist und mit ihrem unteren Ende mit Teil 33 im Reibschluss steht. Teil 33 ist von Rahmenelement 24 getragen, ein Schlitz 34 sorgt für eine vertikale Begrenzung der Dämpfbewegung. Eine ähnliche Anordnung 39 besorgt die seitliche Dämpfung zwischen dem Träger und den Brückenteilen 27 der Seitenträger. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der mittlere Bereich 35 der oberen Fläche des Trägers verstärkt und mit einer eingegossenen, ringförmigen Aussparung 36 zum drehbaren Lagern des Unterrahmens 37 des Fahrzeugkörpers über einen passenden Ring 38 versehen.

In Fig. 5 erkennt man einen Träger 18, der alternativ zu dem gegossenen Träger gemäss Fig. 3 als Schweisskonstruktion ausgeführt ist. Man: sieht femer, dass die Konstruktion eine obere Stahlplatte 40 umfasst. Auf deren obere Seite ist ein kreisförmiger Ring 41 zentral aufgebracht und angeschweisst, um die genannte kreisförmige 5 Aussparung 36 zu schaffen. Die Stahlplatte ist verstärkt und durch eine schüsselartig gewölbte untere Platte 42 versteift. Platte 42 ist an die Unterseite von Platte 40 angeschweisst. Bei dieser Ausführungsform ragt Platte 40 an ihren Randbereichen über Platte 42, so dass ein Seiten-10 flansch 26 gebildet wird. Dies muss jedoch nicht der Fall sein.

Mit der Gestaltung der Seitenträger 19 in oben beschriebener Weise und aufgrund der hierin definierten rechtek-kigen Aussparung 28 wird eine alternative Form der verti-15 kalen Dämpfeinrichtung gegenüber jener unter Bezugnahme auf Fig. 3 vorgeschlagen. In Fig. 6 umfasst die Dämpfungseinrichtung zwei vertikale Reibbeläge 43, die sich quer zwischen dem jeweiligen Rahmenelement 24 der beiden Hauptseitenträger 19 und starr an diesen Rahmenele-20 menten befestigt befinden. Jeder Reibbelag ist derart angeordnet, dass er mit einem Reibblock 44 im Reibeingriff steht. Die Reibblöcke 44 werden durch Belastungsfedern 45 gegen die zugehörenden Beläge angedrückt. Die Federn 45 können in ganz bestimmter Weise vorgespannt sein, 25 um die Reibwirkung und damit den Dämpfungseffekt in den Griff zu bekommen. Aus Fig. 6 geht ferner hervor, dass die alternative Dämpfungseinrichtung extrem kompakt gestaltet und in dem Raum 28 oberhalb der Flexicoil-Feder-lagerung 22 angeordnet ist.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Drehgestell für Eisenbahnfahrzeuge, mit wenigstens zwei Radsätzen, die jeweils eine Antriebswelle haben, die ihrerseits in einem entsprechenden Paar von Wellenlagern gelagert ist, wobei wenigstens ein Wellenlager eines Radsatzes elastisch mit wenigstens einem Wellenlager des anderen Radsatzes über Versteifungsmittel verbunden ist, die eine Versteifung zwischen den Radsätzen schaffen', die Versteifungsmittel eine Rahmenkonstruktion für jeden Radsatz umfassen, die sich quer zum Fahrzeug erstreckt und zwischen Wellenkasten zur Aufnahme der Wellenlager ihrer zugehörenden Radsätze angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rahmenkonstruktion- (12, 13) ein quer angeordnetes und sich horizontal erstreckendes erstes Rahmenelement (14) umfasst, das an seinen Enden'mit sich nach oben erstreckenden zweiten Rahmenelementen (15) starr verbunden ist, die ihrerseits starr mit ihren zugehörenden Wellenkästen (7) verbunden sind, und dass die quer verlaufenden ersten Rahmenelemente (14) an ihren innern Enden über eine elastische Lagerverbindung (14a, 14b) in einer Höhe unterhalb der Wellenhöhe angeschlossen sind, dass ein Träger (18) innerhalb des damit zwischen den Radsätzen geschaffen Raumes untergebracht ist, und die ersten Rahmenelemente (14) sich unterhalb dieses Trägers (18) befinden.
2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Federaufhängung (20) zwischen Seitenrahmen (19) und den zugehörigen Wellenkästen (7) der Radsätze vorhanden ist und der Träger (18) mit Seitenflanschen (26) ausgestattet ist, die über eine zweite Federaufhängung (22) innerhalb der Höhe der Seitenrahmen (19) für das Fahrzeug gelagert sind, und dass die Anordnung derart getroffen ist, dass die Kennlinie der ersten und zweiten Federaufhängung im wesentlichen die gleiche ist.
3. Drehgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Federaufhängung (22) Flexicoil- Federn umfasst.
4. Drehgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Draufsicht-Steifigkeit jeder der ersten Federaufhängungen (20) derart bemessen ist, dass sie geringer ist als die Seitensteifigkeit der elastischen Verbindung (14a).
5. Drehgestell nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede erste Federaufhängung Gummipuffer (20) aufweist.
6. Drehgestell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummipuffer als laminierte Einheiten mit Stahlplatten (21) aufgebaut sind.
7. Drehgestell nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummipuffer bzw. Gummi-Stahl-platten-Einheiten unter einem Winkel gegen die Horizontale geneigt sind.
8. Drehgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Seitenrahmen (19) eine Brücke (27) und ein Rahmenelement (24) aufweist, welche einen Raum (28) zwischen sich bilden, in den der entsprechende Seitenflansch (26) eines Trägers (18) eingreift, wobei dieser Raum eine kombinierte vertikale und seitliche Dämpfungseinrichtung (43, 44, 45) für den Träger (18) aufnimmt, und diese Dämpfungseinrichtung ein Paar Reibungsblöcke (44) umfasst, welche durch Federn (45) vorgespannt sind und in Reibeingriff mit Reibbelägen (43) stehen, die sich quer zwischen den Rahmenelementen (24) befinden und an diesen starr befestigt sind (Fig. 6).
9. Drehgestell nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rahmenelemente (14), in der Draufsicht gesehen, im wesentlichen je eine flache V-Form haben.