CH663588A5

CH663588A5 - Federung an einem drehgestell von schienenfahrzeugen.

Info

Publication number: CH663588A5
Application number: CH166184A
Authority: CH
Inventors: Juerg Zehnder; Urs Attinger
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1984-04-02
Publication date: 1987-12-31
Also published as: DE3412547C2; DE3412547A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Federung an einem Drehgestell von Schienenfahrzeugen zwischen einem Querträger und jeweils Räder verbindenden, längslaufenden Trägern, sog. Schwingen.

Bekannt sind antriebslose Drehgestelle, die in der Regel aus vier über Achsen sowie Tragrahmen (sog. Schwingen) verbundenen Rädern bestehen und etwa mittig einen Drehzapfen zum Aufsetzen eines Wagenkastens aufweisen.

Es gibt weiterhin Drehgestelle, in welche Antriebsmotoren bzw. Getriebe integriert sind. Insbesondere aus der DE-QS

3 030 594 ist ein Drehgestell bekannt, bei welchem jedes einzelne Rad über Arme mit dem Motorengehäuse verbunden ist. Hierbei übertragen sich die Erschütterungen vom Lauf weg direkt auf den Motor. Dieser Nachteil wird auch nicht dadurch beseitigt, dass 5 eine Primärfederung direkt die Radachsen mit dem Drehgestell verbindet, während eine Sekundärfederung (sog. Kastenfederung) zwischen Drehgestell und Wagenkasten angeordnet ist. Die relativ harte Primärfederung bringt in Verbindung mit einem torsionssteifen Drehgestellrahmen bei Gleisverwindungen io grosse prozentuale Radentlastungen mit sich, was sich negativ auf die geforderte Entgleisungssicherheit des Drehgestells auswirkt. Zudem werden die Bauteile des Drehgestellrahmens nur schlecht gegen harte Schläge abgefedert.

Aus der DE-PS 564 510 ist ein Drehgestell bekannt, bei 15 welchemin Laufrichtung je zwei Räder über einen Tragrahmen bzw. eine Schwinge verbunden, sowie quer zur Laufrichtung an eine Achse angekoppelt sind, wobei die Achsen von einem längsliegenden Motor über je ein Getriebe angetrieben werden. Der Motor liegt abgestützt mit einem Querträger über Schrau-20 benfedern jeweils auf den Schwingen. Diese Federung zwischen Querträger und Schwinge ist sehr einfach und sehr wenig wirkungsvoll ausgestaltet. Die Schraubenfeder muss kräftig ausgestaltet sein, um den Querträger in ruhiger Lage halten zu können, 25 was aber wiederum die Federung sehr hart macht.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine Federung der oben genannten Art zu entwickeln, welche insbesondere die empfindlichen Aggregate, wie Motor und Getriebe, schont, dabei aber die Vorteile einer integrierten Motor-Getriebe-Dreh-30 gestellrahmenkonstruktion in sich vereint. Zudem soll einerseits der Querträger bei ruhigem Lauf in horizontaler Lage gehalten, andererseits harte Schläge sehr wirkungsvoll aufgefangen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass ein Balg eine Luft-35 kammer mit veränderlichem Volumen zwischen dem Querträger und einer Schwinge luftdicht umschliesst und die Luftkammer über ein Drosselventil mit einem Hohlraum in Verbindung steht.

In der Luftkammer bzw. dem Hohlraum oder Lufttank herrscht in Ruhelage ein bestimmter Druck, durch welchen der 40 Querträger bzw. der aufgesetzte Wagenkasten angehoben lagert und in einer horiazontalen Ebene gehalten wird. Um diesem Luftinnendruck standzuhalten, sollte der Balg in geeignetem Masse verstärkt sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch auch, dass als Strömungsmedium zwischen der Luftkammer und 45 dem Hohlraum bzw. Lufttank ein anderes Medium als Luft, wie beispielsweise Wasser, Öl oder ein anderes Gas, Anwendung findet.

Bevorzugt wird nach der Erfindung die Schwinge selbst als ein Hohlraum ausgebildet sein, wobei in einer Bohrung zur Luft-50 kammer hin das Drosselventil sitzt. Es ist jedoch auch daran gedacht, die Luftkammer über geeignete Vorrichtungsteile mit einem auf der Schwinge oder sonst in der Nähe angeordneten Lufttank zu verbinden. Die Dämpfung kann in geeigneter Weise durch Einstellen oder nachträgliches Verstellen des Drosselven-55 tils bestimmt werden.

Weiterhin soll in der Luftkammer ein die Federbewegung begrenzender Endanschlagsbolzen angeordnet sein. Dadurch wird ermöglicht, sowohl den Einfeder- als auch den Ausfederweg zu begrenzen, bevor der Querträger auf der Schwinge aufschlägt so bzw. der Balg reisst. Am günstigsten dürfte es sein, wenn der Endanschlagsbolzen über zwischengelagerte Elemente an dem Querträger festliegt und mit seinem freien Kopf in eine Axialbohrung einer Primärfeder-Zentrierung einragt, wobei die Axialbohrung einen schulterartigen Absatz aufweist, welcher als 65 Endanschlag über den Kopf des Endanschlagbolzens beim Ausfedern dient. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Axialbohrung der Primärfeder-Zentrierung mit dem Drosselventil bzw. der Bohrung in der Schwinge in Verbindung steht. Dies gilt für den

Fall, dass die Schwinge selbst als Hohlraum zur Aufnahme oder zur Aufgabe des Strömungsmediums dient.

Eine weitere Verbesserung der Lösung der Aufgabe wird dadurch angestrebt, dass der Endanschlagsbolzen von einem Druckring gehalten und diesem Druckring ein Stützring in einem bestimmten Abstand zugeordnet ist. Sowohl Druckring wie auch Stützring weisen zwei flanschartige Ansätze auf, gegen die sich eine den Druckring und den Stützring umfangende Schraubfeder abstützt. Gegen den Druck dieser Schraubenfeder ist der vorbestimmte Abstand veränderbar. Diese ganze, sogenannte Notlauffederung soll in einem Druckrohr angeordnet sein, welches am Querträger festliegt. Dabei ist das Druckrohr jenseits des Querträgers mit einem nach innen geformten, wulstartigen Auflager versehen, auf welchem sich der Stützring mit seinem flanschartigen Ansatz abstützt.

Weiterhin soll der Stützring mit seiner Stirnfläche einen veränderbaren Abstand zu einer Kopffläche der Primärfeder-Zentrierung aufweisen. Beim Einfedern trifft diese Stirnfläche auf die Kopffläche der Primärfeder-Zentrierung, wobei dann erst die Federwirkung der sog. Notlauffederung einsetzt, bis der Abstand zwischen Stützring und Druckring ebenfalls auf Null reduziert ist.

Zu einer nochmaligen weiteren Verbesserung der Federung trägt eine in der Luftkammer angeordnete Schraubenfeder od. dgl. Kraftspeicher bei, welche gegebenenfalls die Primärfeder-Zentrierung und das Druckrohr mit der Notlauffederung umfängt.

Um einen besseren Zusammenbau der gesamten Federvorrichtungselemente zu ermöglichen, soll der Endanschlagsbolzen und/oder der Druckring und/oder das Druckrohr sowie die Schraubenfeder eine Ausnehmung im Querträger durchsetzen. Sie sind dann oberhalb des Querträgers, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Ringflansches bzw. einer Zentrierung über einen Stützring mit einem Deckel verbunden. Das Einsetzen der einzelnen Vorrichtungsteile erfolgt dann von oben durch die Ausnehmung des Querträgers hindurch. Als letztes Element wird der Deckel aufgesetzt. Die gesamten Elemente sind luftdicht zueinander festgelegt.

Selbstverständlich kann diese Federung auch umgekehrt angeordnet sein, wobei beispielsweise auf dem Querträger ein Lufttank liegt, welcher über ein Drosselventil in der Ausnehmung im Querträger mit der Luftkammer verbunden ist.

Insgesamt weist die Vorrichtung wenige dem Verschleiss ausgesetzte Teile auf. Sie arbeitet sehr wirkungsvoll, was sowohl das Halten des Querträgers in einer horizontalen Lage als auch das Abfangen harter Schläge anbelangt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Drehgestell von Schienenfahrzeugen;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Drehgestells nach Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrössert dargestellten Schnitt entlang Linie III-III in Fig. 1.

Ein Drehgestell D nach Fig. 1 besteht aus vier Wagenrädern 1, wobei jeweils zwei sich gegenüberliegende Räder 1 mit einer Achse 2 sowie jeweils zwei in Laufrichtung x hintereinander angeordnete Räder 1 durch einen Tragrahmen oder eine sog. Schwinge 3 verbunden sind.

An beiden Achsen 2 ist etwa mittig jeweils ein Getriebe 4 angeordnet. Beide Getriebe sind über einen längsliegenden, von einem Gehäuse 5 umgebenen Antriebsmotor miteinander verbunden.

Von dem Motorengehäuse 5 ragen Querträger 6 ab, welche nach Fig. 2 durch eine Primärfederung 7 abgestützt auf den Schwingen 3 lagern.

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Auf dem Motorengehäuse 5 bzw. dem Querträger 6 ist - nicht näher dargestellt-ein Drehkranz od. dgl. angeordnet, auf welchem ein Wagenkasten ruht.

Die Schwinge 3 weist nach Fig. 3 einen Hohlraum 8 auf, welcher als Zusatzvolumen für eine später beschriebene Luftfederung dient. Zur eigentlichen Primärfederung 7 hin ist jedoch eine Öffnung 9 vorgesehen, welche mit einem verstellbaren Drosselventil 10 belegt ist. Den eigentlichen Querschnitt für einen Luftdurchlass bietet eine weitere Bohrung 13 in einer Stützplatte 11. Auf dieser sitzt mit einem Flansch 12 versenkt eine Primärfeder-Zentrierung 14 mit einer Axialbohrung 15, welche mit dem Drosselventil 10 in Verbindung steht. In der Axialbohrung 15 ist ein Endanschlagsbolzen 16 mit einem Bolzenkopf 17, gehalten von einer Mutter 18, beweglich angeordnet, wobei die Bewegung von einem schulterartigen Absatz 19 in der Axialbohrung 15 begrenzt wird. Die Axialbohrung 15 steht weiterhin durch eine Öffnung 20 mit einer von einem Balg 21 umfangenen Luftkammer 22 der Primärfederung 7 in Verbindung. Dieser Balg 21 wird einends an der Stützplatte 11 von einem querschnittlich hakenförmig nach innen gebogenen Ringkragen 24 und andernends von einem weiteren Ringkragen 25 an dem Querträger 6 gehalten und durch Einlagen 26 verstärkt. Er umgibt dabei eine Schraubenfeder 28, welche sich einends gegen den Flansch 12 und andernends nach Durchsetzen einer Ausnehmung 29 in dem Querträger 6 gegen einen Ringflansch 30 abstützt. Dieser Ringflansch 30 ist innerhalb der Schraubenfeder 28 über eine Schweissnaht 32 mit einem Primärfeder-Druckrohr 33 verbunden, welches jenseits der Schweissnaht 32 unter Bildung eines nach innen gerichteten wulstartigen Auflagers 34 als Anschlag für einen in ihm angeordneten flanschartigen Notlauf-feder-Stützring 35 endet. Diesem ist ein Notlauffeder-Druckring 36 zugeordnet.

Beide Ringe 35 und 36 umfängt eine Schrauben-Druckfeder 37, welche sich beidends gegen flanschartige Ansätze 38 und 39 von Stützring 35 bzw. Druckring 36 abstützen kann. Der Stützring 35 ist in einem Abstand a von dem Druckring 36 und andernends in einem Abstand b von der Primärfeder-Zentrierung 14 angeordnet. Sowohl Stützring 35 wie Druckring 36 weisen eine Axialbohrung 41 und 42 auf, welche von dem Endanschlagsbolzen 16 durchsetzt wird. Dieser liegt mit einer endwärtigen Aufbauchung 43 der Innenwand 44 der Axialbohrung 42 nahe deren Ausgang an und durchsetzt, dann wieder verjüngt, eine den Querschnitt der Axialbohrung 42 verkleinernde Scheibe 46. Diese Scheibe 46 ist zwischen dem Druckring

36 und eine den Ringflansch 30 übergreifende Zentrierung 47 eingeklemmt, welche wiederum zwischen einem Distanzring 48 und einem Deckel 49 gehalten wird. Der Distanzring 48 steht dabei dem Querträger 6 anderseits von dem Ringkragen 25 auf.

Der Endanschlagsbolzen 16 ist durch die zwischen der Aufbauchung 43 und Muttern 50 nebst Unterlagsscheibe 51 aufgenommene Scheibe 46 festgelegt.

Die ganze Primärfederung 7, der Hohlraum 8 und ein von Deckel 49 und Distanzring 48 umschlossener Kopfraum 52 ist luftdicht abgeschlossen, wobei sowohl beim Einfedern wie auch beim Ausfedern die Federwirkung der Schraubenfedern 28 und

37 durch eine gezielte Steuerung des Luftdurchlasses zwischen Luftkammer 22 und Hohlraum 8 im Bereich des Drosselventils 10 mittels einer Stellschraube 53, welche einen in der Drossel vorgesehenen - nicht dargestellten - Luftöff nungsquerschnitt verändert, gedämpft wird.

Beim Einfedern wirkt nun zuerst die Schraubenfeder 28 dem Druck entgegen, wobei sich der Abstand b zwischen Stützring 35 und Primärfeder-Zentrierung 14 verkleinert. Schliesslich schlägt der Stützring 35 mit einer Stirnfläche 54 seines flanschartigen Ansatzes 39 an einer Kopffläche 55 der Primärfeder-Zentrierung 14 an, und der Stützring 35 wird von dem Auflager 34 abgehoben. Jetzt setzt zusätzlich die Federwirkung der Schraubenfeder 37 ein, gegen deren Druck sich der Abstand a zwischen dem

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Stützring 35 und dem Druckring 36 verringert. Ein Endanschlag feder 37 nach unten geführt, der Abstand a zwischen dem ist bei einem Abstand a = 0 gegeben. Stützring 35 und dem Druckring 36 verringert sich. Der Endan-

Beim Ausfedern wird zunächst der maximale Abstand a schlag beim Ausfedern ist bei einem Abstand a = 0 gegeben, hergestellt, der dann gegeben ist, wenn der Stützring 35 wieder dem Auflager 34 mit seinem flanschartigen Ansatz 39 aufliegt. 5 Beim Einfedern wie beim Ausfedern findet eine Luftströ-

Sodann hebt sich die Stirnfläche 54 des Stützringes 35 von der mung zwischen der Luftkammer 22 und dem Hohlraum 8 über Kopffläche 55 der Primärfeder-Zentrierung 14 ab, der Abstand b die Öffnung 20, durch die Axialbohrung 15, die Bohrung 13 und zwischen beiden vergrössert sich. Bei dieser Bewegung durch- das Drosselventil 10 statt. Solange die Stirnfläche 54 des Stützrin-

fährt der Anschlagsbolzen 16 mit seinem Bolzenkopf 17 die ges 35 noch nicht der Kopffläche 55 der Primärfeder-Zentrierung Axialbohrung 15 bis der Bolzenkopf 17 auf den schulterartigen 10 14 anliegt, kann auch Luft zwischen der Luftkammer 22 direkt

Absatz 19 in der Axialbohrung 15 auftrifft. Jetzt wird über die durch die Axialbohrung 15, die Bohrung 13, das Drosselventil 10 Scheibe 46 der Druckring 36 gegen die Federkraft der Schrauben- in den Hohlraum 8 strömen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

663 588 PATENTANSPRÜCHE

1. Federung an einem Drehgestell von Schienenfahrzeugen zwischen einem Querträger und jeweils Räder verbindenden längslaufenden Trägern, sogenannten Schwingen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Balg (21) eine Luftkammer (22) mit veränderlichem Volumen zwischen dem Querträger (6) und einer Schwinge (3) luftdicht umschliesst und die Luftkammer (22) über ein Drosselventil (10) mit einem Hohlraum (8) in Verbindung steht.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) in der Schwinge (3) angeordnet ist, wobei das Drosselventil (10) in einer Bohrung (9) zur Luftkammer (22) sitzt.

3. Federung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftkammer (22) ein die Federbewegung begrenzender Endanschlagbolzen (16) angeordnet ist.

4. Federung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlagsbolzen (16) mit seinem freien Kopf (17) in eine Axialbohrung (15) einer Primärfeder-Zentrierung (14) einragt, wobei die Axialbohrung (15) einen schulterartigen Absatz (19) aufweist, welcher als Endanschlag für den Kopf (17) des Endanschlagsbolzens (16) beim Ausfedern dient.

5. Federungnach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialbohrung (15) der Primärfeder-Zentrierung (14) gegebenenfalls über eine Bohrung (13) einer Stützplatte (11) mit dem Drosselventil (10) bzw. der Bohrung (9) in der Schwinge (3) in Verbindung steht.

6. Federungnach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlagsbolzen (16) von einem Druckring (36) gehalten ist, wobei der Druckring (36) zu einem Stützring (35) einen Abstand (a) aufweist, welcher gegen den Druck eines zwischen zwei flanschartigen Ansätzen (38 und 39) am Druckring (36) bzw. Stützring (35) angeordneten Kraftspeichers, z. B. einer Schraubenfeder (37) veränderbar ist.

7. Federungnach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stützring (35) mit seinem flanschartigen Absatz (39) gegen ein wulstartiges Auflager (34) eines Primärfeder-Druckrohres (33) abstützt, welches die Schraubenfeder (37) umfängt und am Querträger (6) festliegt.

8. Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (35) mit seiner Stirnfläche (54) einen veränderbaren Abstand (b) zu einer Kopffläche (55) der Primärfeder-Zentrierung (14) hat, wobei die Primärfeder-Zentrierung (14) eine Öffnung (20) zwischen der Luftkammer (22) und der Axialbohrung (15) aufweist.

9. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftkammer (22) ein Kraftspeicher, z.B. eine Schraubenfeder (28) angeordnet ist, welcher ggf. die Primärfeder-Zentrierung (14) und das Druckrohr (33) umfängt.

10. Federung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlagsbolzen (16) und/oder der Druckring (36) und/oder das Druckrohr (33) sowie die Schraubenfedern (28 und/oder 37) eine Ausnehmung (29) im Querträger (6) durchsetzen und an diesem - ggf. unter Zwischenschaltung eines Ringflansches (30) bzw. einer Zentrierung (47) - über einen Stützring (48) mit Deckel (49) festgelegt sind.