CH668043A5

CH668043A5 - WEIGHLESS AIR SPRING RACK FOR RAIL VEHICLES.

Info

Publication number: CH668043A5
Application number: CH4860/85A
Authority: CH
Inventors: Lutz Uebel; Karl-Heinz Kleim
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1988-11-30
Also published as: ATA332685A; DE3441577A1; IT8522664A0; IT1186028B; FR2573022A1; FR2573022B1; AT395137B; DE3441577C2

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein wiegenloses Luftfederdrehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Fahrzeuge des Nahverkehrs, bei dem zwei aufeinanderfolgende Wagenkästen über je eine Sekundärfederung auf einen Drehgestellrahmen eines Mitteldrehgestelles aufgelagert sind, wobei jedes Untergestell der Wagenkästen über je einen vertikalen in einer Längsmittelebene hegenden Zapfen mit einem Ende eines die Wagenkästen verbindenden Kupplungselements gelenkig verbunden ist. The invention relates to a cradle-free air spring bogie for rail vehicles, in particular for mass transit vehicles, in which two successive car bodies are each supported by a secondary suspension on a bogie frame of a central bogie, each sub-frame of the car bodies having a vertical pin in a longitudinal center plane with one End of a coupling element connecting the car bodies is articulated.

Bei mehrgliedrigen Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs ist es üblich, aufeinanderfolgende Wagenkästen über ein Mitteldrehgestell miteinander gelenkig zu verbinden. Zu diesem Zweck wird jeweils ein Wagen mit seinem Ende beiderseits über eine Sekundärfederung, die als Gummirollfeder ausgebildet ist, auf einen Langträger des Drehgestellrahmens aufgelagert. Zur Übertragung von Zug- und Stosskräften ist ein Kupplungselement vorgesehen, welches zwischen dem Drehgestellrahmen und einem Untergestell der Wagenkästen in Längsmittelebene liegend angeordnet ist. Dieses Kupplungselement wird an beiden Enden über eine Gummibuchse mit Zapfen verbunden, welche mit den Untergestellen im Bereich der Enden der Wagenkästen verbunden sind. Zur Dämpfung und zur Begrenzung der horizontalen Querbewegung sind an beiden Enden des Kupplungselements horizontal und quer zur Fahrtrichtung liegende Schwingungsdämpfer vorgesehen, welche einerseits mit einem Querträger des Drehgestellrahmens und andererseits mit dem Kupplungselement verbunden sind. Durch das Kupplungselement werden Längskräfte von einem Wagenkasten auf den anderen Wagenkasten übertragen. Die Mitnahme des Drehgestelles wird über einen im Bereich der Drehgestellmitte gelegenen Längslenker besorgt, der das Kupplungselement über verschleissfrei gehaltene Gummibuchsen mit einem Hauptquerträger des Drehgestellrahmens gelenkig verbindet. Die Zugkräfte des Triebdrehgestelles können somit vom Drehgestellrahmen 5 über den Längslenker und das Kupplungselement in die Wagenkästen eingeleitet werden. Nachteilig bei dieser Konstruktion wirkt sich der Raumbedarf des Kupplungselementes aus. Ausserdem müssen die Drehgestellträger durch die etwa in Drehgestellmitte erfolgende Einleitung der Gewichts-kräfte auf hohe Biegemomente hin bemessen werden, was ein hohes Eigengewicht des Drehgestellrahmens und somit des gesamten Drehgestelles zur Folge hat (Sachs «Elektrische Triebfahrzeuge» 1973, Seite 595, Abbildung 3.489). In the case of multi-unit rail vehicles for local traffic, it is customary to connect successive car bodies to one another in an articulated manner via a central bogie. For this purpose, one end of each carriage is supported on a long beam of the bogie frame on both sides via a secondary suspension, which is designed as a rubber roller spring. For the transmission of tensile and impact forces, a coupling element is provided, which is arranged lying between the bogie frame and a lower frame of the car bodies in the longitudinal center plane. This coupling element is connected at both ends via a rubber bushing with pins which are connected to the underframes in the region of the ends of the car bodies. For damping and to limit the horizontal transverse movement, vibration dampers lying horizontally and transversely to the direction of travel are provided at both ends of the coupling element, which are connected on the one hand to a cross member of the bogie frame and on the other hand to the coupling element. The coupling element transmits longitudinal forces from one car body to the other car body. The bogie is carried along via a trailing arm located in the area of the bogie center, which connects the coupling element to a main cross member of the bogie frame in an articulated manner by means of rubber bushes which are kept free of wear. The tensile forces of the motor bogie can thus be introduced into the car bodies from the bogie frame 5 via the trailing arm and the coupling element. A disadvantage of this construction is the space requirement of the coupling element. In addition, the bogie supports have to be dimensioned for high bending moments due to the introduction of the weight forces in the middle of the bogie, which results in a high weight of the bogie frame and thus the entire bogie (Sachs «Electric traction vehicles» 1973, page 595, Figure 3,489) .

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun-15 de, ein wiegenloses Mitteldrehgestell als Laufdrehgestell mit Luftfederung zu konzipieren, welches sich durch Gewichtsersparnis, geringen Radsatzabstand und hohe Laufgüte auszeichnet. In contrast, the object of the invention is to design a cradle-less center bogie as a bogie with air suspension, which is characterized by weight savings, a small wheel set spacing and high running quality.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, 20 dass die Sekundärfederung aus jeweils einem Luftfederbalg gebildet wird, der in Längsmittelebene der Wagenkästen liegend zwischen den Untergestellen und den Querträgern des Drehgestellrahmens angeordnet ist, dass das Kupplungselement als ein Längsträger ausgebildet ist, der in den Drehge-25 stellrahmen integriert ist und unmittelbar die Querträger desselben miteinander verbindet, und dass die Wagenkästen über Zapfen und je ein Stossverzehrglied und die Querträger über den Längsträger kraftschlüssig untereinander verbunden sind, wobei das Stossverzehrglied in einer u-förmigen 30 Auskragung des Querträgers in vertikaler Richtung mit geringem Querspiel geführt ist. According to the invention, this object is achieved in that the secondary suspension is formed from an air bellows, which is arranged lying in the longitudinal center plane of the car bodies between the underframes and the cross members of the bogie frame, and that the coupling element is designed as a longitudinal member, which is in the pivot frame is integrated and directly connects the cross members of the same, and that the car bodies are connected to each other via pins and a shock absorbing member and the cross members are non-positively connected to one another via the longitudinal member, the shock absorbing member in a U-shaped projection of the cross member in the vertical direction with little transverse play is led.

Durch die aus der Drehgestellmitte herausgenommenen und in den Bereich über einem Radsatz verlagerte Sekundärfederung wird die Momentbelastung des Drehgestellrahmens 35 erheblich vermindert, so dass derselbe kleiner dimensioniert werden kann, mit der Folge einer Gewichtseinsparung. Durch Integration des Kupplungselements in den Drehgestellrahmen wird ebenfalls Gewicht eingespart, die Fertigung vereinfacht und damit billiger. Durch die Zwischenschaltung 40 eines Stossverzehrgliedes zwischen den Zapfen und den Drehgestellrahmen wird die dynamische Belastung verringert, was ebenfalls eine bessere Ausnutzung des Materials zur Folge hat. The momentary load on the bogie frame 35 is considerably reduced by the secondary suspension removed from the center of the bogie and displaced into the area above a wheel set, so that the bogie frame 35 can be dimensioned smaller, with the result that weight is saved. By integrating the coupling element into the bogie frame, weight is also saved, production is simplified and therefore cheaper. The interposition 40 of a shock absorbing member between the pins and the bogie frame reduces the dynamic load, which likewise results in better utilization of the material.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist darin 45 zu sehen, dass jedes Stossverzehrglied aus einem Gehäuse gebildet wird, in dem der Zapfen mit einer Gummibuchse verschleissfrei gelagert ist, dass das Gehäuse über zwei zur Längsmittelebene symmetrische und parallel verlaufende und horizontal liegende, in Gummibüchsen gelagerte Lenker 50 mit einem Federgehäuse verbunden ist, und dass das Federgehäuse mit dem Querträger stirnseitig verbunden ist, wobei es mit dem die Querträger untereinander verbindenden Längslenker fluchtet. An advantageous further development of the invention can be seen in the fact that each shock absorbing member is formed from a housing in which the pin is mounted free of wear with a rubber bushing, that the housing has two handlebars mounted in rubber bushings that are symmetrical and parallel to the longitudinal center plane and lie horizontally 50 is connected to a spring housing, and that the spring housing is connected on the end face to the cross member, wherein it is aligned with the longitudinal link connecting the cross members to one another.

Die Ausrüstung des Stossverzehrgliedes mit verschleiss-55 freien Bauelementen kommt der Forderung nach Wartungsfreiheit entgegen. Durch die fluchtende Anordnung von Stossverzehrglied und dem Längsträger werden die Querträger des Drehgestellrahmens von Biegemomenten aus den Zug- und Stosskräften freigehalten. 60 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Equipping the shock absorbing member with wear-free components complies with the requirement for no maintenance. Due to the aligned arrangement of the shock absorbing member and the side member, the cross members of the bogie frame are kept free of bending moments from the tensile and impact forces. 60 An embodiment of the invention is shown in drawings. Show it:

Fig. 1 Seitenansicht des Mitteldrehgestelles bei der eine Hälfte in aufgeschnittener Form nach Schnitt I-I (Fig. 2) dargestellt ist. Fig. 1 side view of the center bogie in which one half is shown in cut shape according to section I-I (Fig. 2).

65 Fig. 2 Draufsicht auf ein Mitteldrehgestell mit Kupplungselement und Sekundärfederung 65 Fig. 2 top view of a center bogie with coupling element and secondary suspension

Bei mehrgliedrigen Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs ist es üblich, aufeinanderfolgende Wagenkästen 1, 2 auf ein In the case of multi-unit rail vehicles for local transport, it is customary to place successive car bodies 1, 2 on one

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Mitteldrehgestell aufzulagern. Gemäss der Erfindung erfolgt diese Auflagerung durch zwei Luftfederbälge 3, 4, welche zwischen Querträgern 5, 6 eines Drehgestellrahmens 7 und Untergestellen 8, 9 der Wagenkästen 1, 2 angeordnet sind. Die Luftfederbälge 3, 4 sind dabei mit nicht dargestellten inneren Felgen über Gummi-Metall-Verbundfedern 10, 11 als Notabstützung mit den Querträgern 5, 6 und mit äusseren Felgen 12, 13 mit den Untergestellen 8, 9 der Wagenkästen 1,2 verbunden. Es versteht sich von selbst, dass die Luftfederbälge 3,4 auch in umgekehrter Weise eingebaut sein können. To support the center bogie. According to the invention, this support is provided by two air bellows 3, 4, which are arranged between cross members 5, 6 of a bogie frame 7 and underframes 8, 9 of the car bodies 1, 2. The air bellows 3, 4 are connected to inner rims, not shown, via rubber-metal composite springs 10, 11 as emergency support with the cross members 5, 6 and with outer rims 12, 13 to the underframes 8, 9 of the car bodies 1, 2. It goes without saying that the air bellows 3, 4 can also be installed in the reverse manner.

Zur Übertragung der Zug- und Stosskräfte vom Wagenkasten 1 auf den Wagenkasten 2 ist ein Längsträger 14 vorgesehen, in den die Kräfte aus dem Untergestell 1 über einen vertikalen Zapfen 15 und ein Stossverzehrglied 16 eingeleitet werden. Die Weiterleitung des Kraftflusses vom Längsträger 14 in das Untergestell 2 verläuft in symmetrischer Weise, so dass auf eine Darstellung und Beschreibung verzichtet wird. Der Zapfen 15 ist zur Dämpfung und um Verschleiss zu vermeiden mittels einer Gummibuchse 17 in einem Gehäuse 18 des Stossverzehrgliedes 16 gelagert. Das Gehäuse 18 ist durch zwei zur Längsmittelebene parallele und horizontal liegende Lenker 19a und 19b (Fig. 2) mit einem Federgehäuse 20 verbunden, welches die Kraft in den Querträger 5 und über diesen in den Längslenker 14 einleitet. Das Federgehäuse 20 enthält elastische Elemente wie Schraubenfeder oder Gummielemente, welche die Aufgabe haben, Stösse zu dämpfen und somit den Drehgestellrahmen 7 vor Lastspitzen zu bewahren und den Fahrkomfort zu verbessern. A longitudinal member 14 is provided for transmitting the tensile and impact forces from the body 1 to the body 2, into which the forces from the base frame 1 are introduced via a vertical pin 15 and a shock absorbing member 16. The transmission of the power flow from the longitudinal member 14 into the base frame 2 proceeds in a symmetrical manner, so that an illustration and description is omitted. The pin 15 is mounted for damping and to avoid wear by means of a rubber bushing 17 in a housing 18 of the shock absorbing member 16. The housing 18 is connected by two links 19a and 19b (FIG. 2) parallel to the longitudinal center plane and lying horizontally to a spring housing 20 which introduces the force into the cross member 5 and via this into the longitudinal link 14. The spring housing 20 contains elastic elements such as coil springs or rubber elements, which have the task of damping shocks and thus protecting the bogie frame 7 from peak loads and improving driving comfort.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das Laufdrehgestell. Aus Symmetriegründen wird nur eine Hälfte des Drehgestelles beschrieben. An der Stirnseite des Drehgestelles befindet sich das Stossverzehrglied 16, das aus dem Gehäuse 18, zwei Lenkern 19a und 19b, sowie aus dem Federgehäuse 20 besteht. Das Gehäuse 18 nimmt den aus Figur 1 ersichtlichen Zapfen 20 auf, wobei zur Dämpfung zwischen Zapfen 15 Figure 2 shows a plan view of the bogie. For reasons of symmetry, only half of the bogie is described. At the end of the bogie is the shock absorbing member 16, which consists of the housing 18, two links 19a and 19b, and the spring housing 20. The housing 18 receives the pin 20 shown in FIG. 1, with damping between pins 15

und Gehäuse 18 eine Gummibuchse 17 vorgesehen ist. Vom Gehäuse 18 wird die Kraft auf die Lenker 19a und 19b übertragen. Die Lenker weisen dabei Gummibüchsen auf, um wartungsfrei zu sein, und um Stösse zu mildern. Vom Feder-5 gehäuse 20 übertragen sich die Zug- und Stosskräfte auf den Querträger 5, von wo sie über den mit dem Stossverzehrglied 16 fluchtenden Längsträger auf den benachbarten Wagenkasten 2 (Figur 1) übertragen werden. Zur Führung des Zapfens 15 in Querrichtung ist das Gehäuse 18 zu beiden Seiten 10 mit Gleitflächen 18a, 18b versehen, die mit geringem Querspiel in Backen 18c, 18d geführt sind. Die Backen 18c, 18d sind aus elastischem Material und sind auf der Innenseite einer mit dem Querträger 5 verbundenen Auskragung 19 angebracht, welche das Gehäuse 18 u-förmig umschliesst. 15 Die Vertikalkräfte der Wagenkästen 1 und 2 (Figur 1) werden über die Luftfederbälge 3 und 4 in den Drehgestellrahmen eingeleitet. Die Luftfederbälge 3, 4 sind im Schnittpunkt der Querträger 5 und 6 mit dem Längsträger 14 angeordnet. and housing 18 a rubber bushing 17 is provided. The force is transmitted from the housing 18 to the links 19a and 19b. The handlebars have rubber bushings to be maintenance-free and to mitigate shocks. From the spring-5 housing 20, the tensile and impact forces are transmitted to the cross member 5, from where they are transmitted to the adjacent car body 2 (FIG. 1) via the longitudinal member aligned with the shock absorbing member 16. To guide the pin 15 in the transverse direction, the housing 18 is provided on both sides 10 with sliding surfaces 18a, 18b which are guided in the jaws 18c, 18d with little transverse play. The jaws 18c, 18d are made of elastic material and are attached to the inside of a projection 19 connected to the cross member 5, which surrounds the housing 18 in a U-shape. 15 The vertical forces of the car bodies 1 and 2 (Figure 1) are introduced into the bogie frame via the air bellows 3 and 4. The air bellows 3, 4 are arranged at the intersection of the cross members 5 and 6 with the side member 14.

20 Durch die Anordnung der Luftfederbälge 3,4 in unmittelbarer Nähe oberhalb der Radsätze 21a, 21b sind die seitlichen Drehgestellangträger 22a und 22b nur durch geringe Biegekräfte aus der vertikalen Last beansprucht, so dass diese im Vergleich zur konventionellen Anordnung der Sekun-25 därfederung in Drehgestellmitte kleiner dimensioniert werden können, was zu der angestrebten Gewichtsersparnis wesentlich beiträgt. Die Zug- und Stosskräfte verursachen in den Drehgestellangträgern 22a und 22b weder nennenswerte Biegemomente noch nennenswerte Axialkräfte, da die Zug-30 und Stosskräfte unmittelbar in den Längsträger 14 eingeleitet werden. 20 Due to the arrangement of the air bellows 3, 4 in the immediate vicinity above the wheel sets 21a, 21b, the lateral bogie longitudinal beams 22a and 22b are only subjected to low bending forces from the vertical load, so that these are compared to the conventional arrangement of the secondary suspension in the center of the bogie can be dimensioned smaller, which contributes significantly to the desired weight saving. The tensile and impact forces cause neither significant bending moments nor significant axial forces in the bogie carrier 22a and 22b, since the tensile and impact forces are introduced directly into the side member 14.

Zur Wankstabilisierung werden die vor- und nachlaufenden Triebdrehgestelle mit Sekundärfedern auf beiden Seiten versehen, so dass für die Wagenkästen 1, 2 eine Dreipunkt-35 abstützung entsteht. To stabilize the roll, the leading and trailing drive bogies are provided with secondary springs on both sides, so that a three-point support is created for the car bodies 1, 2.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

668 043 PATENT CLAIMS

1.Weighless air spring bogie for rail vehicles, especially for mass transit vehicles, in which two successive car bodies are supported by a secondary suspension on a bogie frame of a central bogie, each undercarriage of the car bodies having a vertical pin in one longitudinal center plane with one end of the car bodies connecting coupling element is articulated, characterized in that the secondary suspension is formed in each case from an air bellows (3 or 4) which lies in the longitudinal center plane of the car bodies (1 and 2) between the underframes (8, 9) and the cross members (5, 6) of the bogie frame (7), the coupling element is designed as a longitudinal beam (14) which is integrated in the bogie frame (7) and directly connects the crossbeams (5, 6) to one another, and that the car bodies (1 and 2) via pegs (15) and one shock-absorbing member (16) and the cross members (5, 6) are non-positively connected to one another via the longitudinal members (14), the shock absorbing member (16) being guided in a U-shaped projection (19) of the cross member (5) in the vertical direction with little transverse play.

2. Air spring bogie according to claim 1, characterized in that each shock absorbing member (16) is formed from a housing (18) in which the pin (15) with a rubber bushing (17) is mounted wear-free, that the housing (18) over two The handlebars (19a, 19b), which are symmetrical and parallel to the longitudinal center plane and lie horizontally and are mounted in rubber bushes, are connected to a spring housing (20), and that the spring housing (20) is connected to the cross member (5) on the end face, with which the Cross member (5, 6) connecting longitudinal link (14) aligned.