DE10023039A1 - Running gear for train, especially goods wagon; has radially adjustable wheel sets and springs arranged on both sides of axle bearing casings with their upper ends lying over friction wedges on holder - Google Patents
Running gear for train, especially goods wagon; has radially adjustable wheel sets and springs arranged on both sides of axle bearing casings with their upper ends lying over friction wedges on holderInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges mit radial einstellbaren Radsätzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das vorgeschlagene Fahrwerk ist insbesondere bei Güterwagendrehgestellen einsetzbar.The invention relates to a chassis of a rail vehicle with radial adjustable wheelsets according to the preamble of claim 1. Das proposed chassis can be used in particular with freight car bogies.
Konventionelle Güterwagendrehgestelle haben vielfach den Nachteil einer in Fahrtrichtung gesehen längssteifen Radsatzführung, die nicht gleisschonend und nicht leise ist. Das für Güterwagen weiterhin bekannte Schakendrehgestell hat zwar längselastische, radial einstellbare Radsätze, wobei jedoch der Nachteil auftritt, daß infolge der Reibung im Schakengestänge Quietschgeräusche entstehen. Durch das Anschneiden des Spurkranzes an der Schiene entstehen laute, quietschende und kreischende Geräusche. Gleichzeitig erfolgt trotz der bewirkten, radialen Einstellung ein relativ hoher Verschleiß zwischen Rad und Schiene. Zudem ist das Schakendrehgestell infolge der aufwendigen Federung relativ kostenträchtig.Conventional freight car bogies often have the disadvantage of an in Direction of travel seen longitudinally rigid wheelset guidance, which is not gentle on the track and is not quiet. The bogie bogie, which is still known for freight cars, has longitudinally elastic, radially adjustable wheelsets, but with the disadvantage that Squeaking noises occur as a result of the friction in the linkage. By the Cutting the wheel flange on the rail creates loud, squeaky and screeching noises. At the same time, despite the radial setting effected relatively high wear between wheel and rail. It is also Schakend Bogie due to the elaborate suspension relatively expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für Güterwagendrehgestelle einsetzbares, verbessertes Fahrwerk mit radial einstellbaren Radsätzen anzugeben.The invention is based, in particular for Freight car bogies usable, improved chassis with radial adjustable wheel sets.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This task is combined with the features of the generic term solved according to the invention by the features characterized in claim 1.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges mit radial einstellbaren Radsätzen ein relativ geringes Gewicht aufweist, einen gleisschonenden und leisen Betrieb ermöglicht und zudem relativ kostengünstig produzierbar ist. Das geringe Gewicht wird insbesondere durch die kompakte, funktionsintegrierte Bauweise erreicht. Der leise Betrieb wird durch die bewirkte, quasi optimale Radialstellung erreicht. Darüber hinaus werden durch die kompakte Bauweise die schallreflektierenden Flächen sowie die zur Schwingung anregenden Flächen minimiert.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the proposed chassis of a rail vehicle with radially adjustable Wheelsets have a relatively low weight, a gentle and quiet Operation enables and is also relatively inexpensive to produce. The minor Weight is particularly due to the compact, function-integrated design reached. The quiet operation is achieved by the almost optimal radial position reached. In addition, the compact design sound-reflecting surfaces as well as the vibrating surfaces minimized.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Unteransprüche und der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigen:Further details, features and advantages of the invention result from the following description of several embodiments and based on the Subclaims and the schematic drawing. Here show:
Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines Fahrwerks oder Drehgestells eines Schienenfahrzeuges mit radial einstellbaren Radsätzen gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a partial side view of an undercarriage or bogie of a railway vehicle with radially adjustable wheelsets according to the invention,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 einer Primärfederung des erfindungsgemäßen Fahrwerks, Fig. 2 shows a section according to line II-II of FIG. 1 of a primary suspension of the chassis according to the invention,
Fig. 3 einen Schnitt eines Radsatzes nach Linie III-III der Fig. 1, Fig. 3 shows a section of a wheel according to line III-III of Fig. 1,
Fig. 4 eine teilweise Draufsicht des Radsatzes nach Fig. 1, wobei abgedeckte Bauteile gepunktet dargestellt sind, und Fig. 4 is a partial plan view of the wheelset of FIG. 1, with covered components are shown in dotted lines, and
Fig. 5 eine Seitenansicht eines zweiachsigen Drehgestells gemäß Erfindung. Fig. 5 is a side view of a biaxial bogie according to the invention.
In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts des vorgeschlagenen Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges mit radial einstellbaren Radsätzen dargestellt. Es ist ein Laufrad 1 eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges zu erkennen, dessen Achse 2 in bekannter Weise beidseitig mittels in Achslagergehäusen 3 integrierten Achslagern gelagert ist. Die Schiene ist mit Ziffer 4 bezeichnet.In Fig. 1 is a side view of a portion of the proposed suspension is shown a railway vehicle with radially adjustable wheelsets. An impeller 1 of a chassis of a rail vehicle can be seen, the axle 2 of which is mounted in a known manner on both sides by means of axle bearings integrated in axle bearing housings 3 . The rail is marked with number 4 .
Die Primärfederung eines Laufrades 1 erfolgt mittels zweier beidseitig des Achslagergehäuses 3 angeordneter Spiralfedern 5, 6. Die untere Abstützung der Spiralfedern 5, 6 erfolgt über eine beidseitig des Achslagergehäuses 3 kragende Aufnahme 7. Die oberen Enden der Spiralfedern 5 bzw. 6 greifen in Reibkeile 8 bzw. 9 ein bzw. drücken gegen diese Reibkeile, deren geneigte Oberseiten von schiefen Ebenen 10 bzw. 11 einer Aufnahme 12 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens abgestützt werden. Die zum Achslagergehäuse 3 gerichteten Seitenflächen der Reibkeile 8 bzw. 9 sind mit Reibplatten 13 bzw. 14 versehen.The primary suspension of an impeller 1 takes place by means of two spiral springs 5 , 6 arranged on both sides of the axle bearing housing 3 . The lower support of the coil springs 5 , 6 takes place via a receptacle 7 which projects on both sides of the axle bearing housing 3 . The upper ends of the spiral springs 5 and 6 engage in friction wedges 8 and 9 or press against these friction wedges, the inclined tops of which are supported by inclined planes 10 and 11 of a receptacle 12 of the chassis frame or bogie frame. The side surfaces of the friction wedges 8 and 9 facing the axle bearing housing 3 are provided with friction plates 13 and 14 , respectively.
Gemäß Fig. 2 ist ein Schnitt durch diese Primärfederung dargestellt. Es ist die den Reibkeil 9 umfassende Aufnahme 12 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens des Schienenfahrzeuges sowie die zwischen Aufnahme 7 des Achslagergehäuses und Aufnahme 12 eingespannte Spiralfeder 6 zu erkennen. FIG. 2 shows a section through this primary suspension. The receptacle 12 of the undercarriage frame or bogie frame of the rail vehicle, which includes the friction wedge 9 , and the spiral spring 6 clamped between the receptacle 7 of the axle bearing housing and the receptacle 12 can be seen.
In Fig. 3 ist ein Schnitt eines Radsatzes des Schienenfahrzeuges dargestellt. Es ist das Laufrad 1 mit Achse 2, Achslager 15, Achslagergehäuse 3, Aufnahme 7 des Achslagergehäuses und Aufnahme 12 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens zu erkennen. Die seitliche Bewegungsmöglichkeit zwischen Radsatz und Rahmen des Drehgestells wird durch einen Anschlag 16 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens zum Achslagergehäuse begrenzt.In Fig. 3 is a section of a wheel set of the railway vehicle is shown. The wheel 1 with axle 2 , axle bearing 15 , axle bearing housing 3 , receptacle 7 of the axle bearing housing and receptacle 12 of the chassis frame or bogie frame can be seen. The possibility of lateral movement between the wheelset and the frame of the bogie is limited by a stop 16 of the chassis frame or bogie frame relative to the axle bearing housing.
In Fig. 4 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Radsatzes des Schienenfahrzeuges dargestellt. Es sind das Rad 1 mit Achse 2, Achslager 15 mit Achslagergehäuse 3, die beiden Spiralfedern 5, 6, die Aufnahme 7 des Achslagergehäuses und die beiden Reibplatten 13, 14 zu erkennen.In FIG. 4 a top view is shown of a portion of a wheel set of the railway vehicle. The wheel 1 with axle 2 , axle bearing 15 with axle bearing housing 3 , the two coil springs 5 , 6 , the receptacle 7 of the axle bearing housing and the two friction plates 13 , 14 can be seen.
In Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Drehgestells 17 mit zwei Radsätzen des Schienenfahrzeuges dargestellt. Der Drehgestellrahmen ist vorteilhaft als verwindungsweicher H-Rahmen ohne Kopfträger ausgeführt. Konventionelle Lösungen haben im Unterschied hierzu einen Kopfträger. Das Drehgestell 17 weist zwei Radsätze 18, 19 auf, wobei zur Lagerung der Achsen nicht die geschlossenen Achslagergehäuse gemäß den Fig. 1 bis 4, sondern Wechsellagergehäuse 20, 21 dienen.In Fig. 5 is a side view of a bogie 17 is shown with two sets of wheels of the rail vehicle. The bogie frame is advantageously designed as a torsionally soft H-frame without a head carrier. In contrast to this, conventional solutions have a head carrier. The bogie 17 has two wheel sets 18 , 19 , with the closed axle bearing housings according to FIGS. 1 to 4 not being used to support the axles, but swap bearing housings 20 , 21 .
Zur unteren Abstützung der Primärfederung weist jedes Wechsellagergehäuse 20, 21 zwei getrennte Aufnahmen 22, 23 für die Spiralfedern auf. In einfacher Weise demontierbare, untere Lagerschalen 24 bilden den unteren Gehäuseabschnitt eines Wechsellagergehäuses bzw. Achslagergehäuses. Diese alternative Lösung mit nach unten offenem Wechsellagergehäuse 20, 21 ermöglicht vorteilhaft einen einfachen, schnellen und kostengünstigen Radsatztausch ohne Ausbau von Achslagergehäusen und der Federung. Am rechten Radsatz des Drehgestells nach Fig. 5 ist die untere Lagerschale dranmontiert. Selbstverständlich ist das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel auch mit um das Achslager geschlossenen Achslagergehäusen ausführbar (wie bezüglich den Fig. 1 bis 4 beschrieben).For the lower support of the primary suspension, each swap bearing housing 20 , 21 has two separate receptacles 22 , 23 for the coil springs. Lower bearing shells 24 , which can be dismantled in a simple manner, form the lower housing section of an exchangeable bearing housing or axle bearing housing. This alternative solution, with the swivel bearing housing 20 , 21 open at the bottom, advantageously enables simple, quick and cost-effective exchange of wheelsets without removing the axle bearing housing and the suspension. The lower bearing shell is mounted on the right wheel set of the bogie according to FIG. 5. Of course, the exemplary embodiment shown in FIG. 5 can also be implemented with the axle bearing housings closed around the axle bearing (as described with reference to FIGS. 1 to 4).
Wie bereits aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, besteht die Primärfederung des Fahrwerkes des Schienenfahrzeuges aus den beidseitig vom Achslager 15 bzw. Achslagergehäuse 3, 20, 21 angeordneten Spiralfedern 5, 6, welche wahlweise aus einer einteiligen oder einer zweiteiligen Feder bestehen. Bei Einsatz einer einteiligen Feder weisen die Spiralfedern vorzugsweise eine progressive Federkennlinie auf (TKS-Feder). Bei Einsatz einer zweiteiligen Feder weist jede Spiralfeder eine Innen- und eine Außenfeder auf, die vorzugsweise konzentrisch zueinander vorgesehen sind.As can already be seen from the above explanations, the primary suspension of the chassis of the rail vehicle consists of the spiral springs 5 , 6 arranged on both sides of the axle bearing 15 or axle bearing housing 3 , 20 , 21 , which optionally consist of a one-part or a two-part spring. When using a one-piece spring, the coil springs preferably have a progressive spring characteristic (TKS spring). When using a two-part spring, each spiral spring has an inner and an outer spring, which are preferably provided concentrically to one another.
Auf der oberen Federseite lagern die Reibkeile 8, 9, welche über die schiefen Ebenen 10, 11 der Aufnahme 12 und die Vertikalkraft beidseitig an die Achslagergehäuse 3, 20, 21 gedrückt werden. So entsteht die für die vertikale Reibdämpfung notwendige Andruckkraft am Achslager 15. Die Reibungsdämpfung ergibt sich aus der Andruckkraft, welche abhängig von der Federbelastung und dem Reibkoeffizient zwischen der Reibplatte 13, 14 und dem Achslagergehäuse 3, 20, 21 ist. Damit wird die Reibungsdämpfung entsprechend der Zuladung des Schienenfahrzeuges im gewünschten Maße proportional erhöht.The friction wedges 8 , 9 are supported on the upper spring side and are pressed against the axle bearing housings 3 , 20 , 21 on both sides via the inclined planes 10 , 11 of the receptacle 12 and the vertical force. This creates the contact pressure necessary for vertical friction damping on the axle bearing 15 . The friction damping results from the pressing force, which is dependent on the spring load and the coefficient of friction between the friction plate 13 , 14 and the axle bearing housing 3 , 20 , 21 . The friction damping is increased proportionally to the desired extent in accordance with the payload of the rail vehicle.
Die handelsüblichen Reibpaarungen Reibplatte 13, 14/Achslagergehäuse 3, 20, 21 werden derart gewählt, daß bei den auftretenden Bewegungen keine Geräusche entstehen.The commercially available friction pair friction plate 13 , 14 / axle bearing housing 3 , 20 , 21 are selected such that no noise is produced during the movements that occur.
Die Querfederung erfolgt über die Flexicoilwirkung der Spiralfedern 5, 6. Die Bewegung in Querrichtung, also quer zur Fahrtrichtung, erfolgt zwischen Achslagergehäuse 3, 20, 21 und den in der Aufnahme 12 befindlichen Reibkeilen 8, 9. Die Reibkeile 8, 9 sind wiederum gegenüber dem Fahrwerkrahmen bzw. Drehgestellrahmen des Schienenfahrzeuges in Querrichtung geführt. Nach Erreichen der maximal zulässigen Querbewegung erfolgt der Anschlag zwischen Drehgestellrahmen und Achslagergehäuse 3, 20, 21. Die Querbewegung wird ebenfalls - wie die vertikale Bewegung - über die vertikale Reibplatte 13, 14 des Reibkeils 8, 9 zum Achslagergehäuse 3, 20, 21 gedämpft. Auch hier erfolgt im vorgegebenen und gewünschten Maße die Reibdämpfung abhängig von der Zuladung.The transverse suspension takes place via the flexicoil effect of the spiral springs 5 , 6 . The movement in the transverse direction, that is to say transverse to the direction of travel, takes place between the axle bearing housing 3 , 20 , 21 and the friction wedges 8 , 9 located in the receptacle 12 . The friction wedges 8 , 9 are in turn guided in the transverse direction with respect to the chassis frame or bogie frame of the rail vehicle. After the maximum permissible transverse movement has been reached, the stop occurs between the bogie frame and the axle bearing housing 3 , 20 , 21 . The transverse movement is also damped - like the vertical movement - via the vertical friction plate 13 , 14 of the friction wedge 8 , 9 to the axle bearing housing 3 , 20 , 21 . Here, too, the friction damping takes place to the specified and desired extent depending on the payload.
Die Anforderungen an die radiale Einstellbarkeit werden über die geometrischen Verhältnisse zwischen Radsatzmitte, Federfußpunkthöhe und Anlagehöhe des Reibkeils 8, 9 in Verbindung mit der Bewegungsmöglichkeit des Reibkeils 8, 9 in Längsrichtung realisiert. Durch das konische Radprofil werden Wendekräfte erzeugt, die im Radberührpunkt wirken und als Tx-Kräfte bezeichnet werden. Diese Tx-Kräfte wirken an einem Radsatz 18, 19 entgegengesetzt und versuchen, den Radsatz radial einzustellen.The requirements for the radial adjustability are realized via the geometric relationships between the center of the wheelset, the height of the spring base and the contact height of the friction wedge 8 , 9 in connection with the possibility of movement of the friction wedge 8 , 9 in the longitudinal direction. The conical wheel profile generates turning forces that act at the wheel contact point and are called Tx forces. These Tx forces act in opposite directions on a wheel set 18 , 19 and attempt to set the wheel set radially.
Die radiale Einstellbarkeit des Radsatzes 18, 19 erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe, bei der die Tx-Kräfte kleiner als die auftretende Reibkraft sind, erfolgt eine Wendebewegung infolge des Abstandes zwischen Achslagermitte und Reibkeilhöhe.The radial adjustability of the wheel set 18 , 19 takes place in two stages. In the first stage, in which the Tx forces are less than the frictional force that occurs, there is a turning movement due to the distance between the center of the axle bearing and the height of the friction wedge.
Infolge des durch den Abstand erzeugten Momentes um die Querachse erfolgt eine Pendelbewegung des Achslagergehäuses 3, 20, 21 um den Abstützpunkt des Reibkeils 8, 9 zum Achslagergehäuse 3, 20, 21. Durch diese Pendelbewegung, die oberhalb der Achsmitte des Radsatzes 18, 19 erfolgt, wird eine Längsbewegung in der Ebene der Radsatzdrehmitte bewirkt. Damit können in der ersten Stufe kleine Lenkbewegungen des Radsatzes 18, 19 realisiert werden.As a result of the moment about the transverse axis generated by the distance, the axle bearing housing 3 , 20 , 21 oscillates about the support point of the friction wedge 8 , 9 to the axle bearing housing 3 , 20 , 21 . This pendulum movement, which takes place above the center of the axle of the wheel set 18 , 19 , causes a longitudinal movement in the plane of the center of the wheel set. In this way, small steering movements of the wheel set 18 , 19 can be realized in the first stage.
In der zweiten Stufe, bei welcher die Tx-Kräfte größer als die auftretende Reibkraft sind, erfolgt eine Verschiebung der Reibkeile 8, 9 gegenüber dem Fahrwerkrahmen bzw. Drehgestellrahmen des Schienenfahrzeuges und damit eine größere Lenkbewegung des Radsatzes 18, 19. Infolge der nun bewirkten, radialen Einstellung des Radsatzes 18, 19 sinken die Tx-Kräfte und die Lenkbewegung geht in den Mechanismus der ersten Stufe zurück, in dem nur kleine Korrekturen der Lenkbewegung bewirkt werden. Durch die über die zweite Stufe erfolgte Bewegung ergibt sich ein quasi kraftfreier, neuer Gleichgewichtszustand im Bogen. Dies ist die Voraussetzung für den gewünschten, niedrigen Verschleiß durch die radiale Einstellung der Räder des Schienenfahrzeuges. In the second stage, in which the Tx forces are greater than the friction force that occurs, the friction wedges 8 , 9 are displaced with respect to the chassis frame or bogie frame of the rail vehicle and thus a greater steering movement of the wheel set 18 , 19 . As a result of the radial adjustment of the wheel set 18 , 19 now effected, the Tx forces decrease and the steering movement returns to the mechanism of the first stage, in which only small corrections to the steering movement are effected. The movement over the second stage results in a quasi force-free, new state of equilibrium in the arch. This is the prerequisite for the desired low wear due to the radial adjustment of the wheels of the rail vehicle.
Gegenüber konventionellen, radial einstellbaren Radsätzen bei Schienenfahrzeugen, bei denen die Tx-Kräfte während der ganzen Bogenfahrt permanent gegen den Widerstand der Primärfedersteifigkeit (cx-Steifigkeit) arbeiten, erfolgt bei der erfindungsgemäßen, konstruktiven Lösung vorteilhaft ein quasi kraftfreier, neuer Gleichgewichtszustand.Compared to conventional, radially adjustable wheelsets in rail vehicles, where the Tx forces are permanently against the The resistance of the primary spring stiffness (cx stiffness) takes place at the constructive solution according to the invention advantageously a quasi power-free, new State of equilibrium.
Die komplette Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich aus der Anordnung von jeweils nur einer Spiralfedereinheit neben den Achsen bzw. Achslagern pro Laufrad. Hierdurch erhält man in vorteilhafter Weise einen relativ kurzen Hebelarm der Federkräfte an ihren oberen und unteren Auflagern bezüglich der Achse 2 und insbesondere der Lagerung des Drehgestellrahmens am Wagenkasten. The complete design of the device according to the invention results from the arrangement of only one coil spring unit in each case next to the axles or axle bearings per impeller. This advantageously gives a relatively short lever arm of the spring forces on their upper and lower supports with respect to axis 2 and in particular the mounting of the bogie frame on the car body.
11
Laufrad
Wheel
22
Achse
axis
33rd
Achslagergehäuse
Axle bearing housing
44
Schiene
rail
55
Spiralfeder
Coil spring
66
Spiralfeder
Coil spring
77
Aufnahme des Achslagergehäuses
Inclusion of the axle bearing housing
88th
Reibkeil
Wedge
99
Reibkeil
Wedge
1010th
schiefe Ebene
inclined plane
1111
schiefe Ebene
inclined plane
1212th
Aufnahme des Drehgestellrahmens
Inclusion of the bogie frame
1313
Reibplatte
Friction plate
1414
Reibplatte
Friction plate
1515
Achslager
Axle bearing
1616
Anschlag
attack
1717th
Drehgestell
bogie
1818th
Radsatz
Wheelset
1919th
Radsatz
Wheelset
2020th
Wechsellagergehäuse
Swap bearing housing
2121
Wechsellagergehäuse
Swap bearing housing
2222
Aufnahme
admission
2323
Aufnahme
admission
2424th
untere Lagerschale
lower bearing shell
Claims (7)
daß die oberen Enden der Spiralfedern (5, 6) über Reibkeile (8, 9) an schiefen Ebenen (10, 11) einer Aufnahme (12) des Fahrwerkrahmens anliegen und
daß zum Achslagergehäuse (3, 20, 21) gerichtete Seitenflächen der Reibkeile (8, 9) gegen das Achslagergehäuse (3, 20, 21) drücken.1.Chassis of a rail vehicle, in particular freight wagons with radially adjustable wheel sets each having an axle ( 2 ) and two wheels ( 1 ), coil springs ( 5 , 6 ) arranged on both sides of axle bearing housings ( 3 , 20 , 21 ) and a lower support for the coil springs ( 5 , 6 ) via at least one receptacle ( 7 , 22 , 23 ) of the respective axle bearing housing ( 3 , 20 , 21 ), characterized in that
that the upper ends of the coil springs ( 5 , 6 ) abut friction wedges ( 8 , 9 ) on inclined planes ( 10 , 11 ) of a receptacle ( 12 ) of the chassis frame and
that the axle bearing housing (3, 20, 21) directed side surfaces of the friction wedges (8, 9) press against the axle bearing housing (3, 20, 21).
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Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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