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Drehzapfenlagerung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Drehzapfenlagerung für Drehgestell-Schienenfahrzeuge, deren
von lotrechten Kräften entlasteter Drehzapfen in ein Querstück eingesetzt ist, das
sich zu beiden Seiten des Zapfens quer zur Fahrtrichtung erstreckt.
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Es ist bekannt, die Enden dieses Querstückes mittels nachgiebiger
Kugelgelenklager, die sowohl lotrecht als auch waagerecht in verschiedenen Winkelrichtungen
beweglich sind, mittels nach entgegengesetzten Längsrichtungen führender Lenker
an Teilen des Drehgestellrahmens anzulenken. Bei den bekannten Lagerungen dieser
Art wirkt jeweils nur einer von zwei zwischen den Lenkern und dem Drehgestellrahmen
angeordneten Gummipuffern einem Ausschlag des Drehzapfens in der Querrichtung entgegen.
Ferner erzeugt eine vertikale Bewegung des Drehzapfens bei der bekannten Anordnung
vertikale Bewegungen der Gummipuffer, wodurch diese stark verformt werden. Durch
die Erfindung wird bezweckt, diese Mängel zu beseitigen.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Lenker als am Drehgestellrahmen
gelagerte Winkelhebel ausgebildet sind, deren aufeinander hin gerichtete Querarme
ati ihren freien Enden nachgiebig am Drehgestellrahmen angreifen. Zweckmäßig sind
die winkelförmigen Lenker an den freien Enden ihrer quer zur Fahrtrichtung liegenden
Arme gegabelt und umgreifen mit den Gabeln im Drehgestellrahmen gelagerte, in Fahrzeuglängsrichtung
beanspruchte Gummifedern, welche aus zwischen Metallplatten angeordneten Gummischichten
bestehen.
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Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht vor
allem darin, daß im Gegensatz zu der bekannten Lagerung beide Gummifedern einer
Bewegung des Drehzapfens in beiden Richtungen entgegenwirken. Infolgedessen kann
entweder die Belastung größer gewählt werden, oder die Gummifedern können kleiner
gehalten werden. Auf jeden Fall wird die den Gleichgewichtszustand wiederherstellende
Kraft bei einer gegebenen Größe der Gummifedern praktisch verdoppelt. Beide Gummifedern
können in bekannter Weise vorkomprimiert werden und wirken trotzdem jederzeit einer
Bewegung des Drehzapfens entgegen.
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Außerdem wird erreicht, daß eine vertikale Bewegung des Drehzapfens
lediglich sehr kleine Winkelbewegungen des die Gummifedern umgreifenden Armes der
Winkelhebel erzeugt., so daß die Gummifedern nicht wesentlich verformt werden. Eine
Wankbewegung des Drehzapfens bewirkt zwar ein Heben und Senken der Winkelhebelenden,
aber diese Bewegungen sind bei der Anordnung gemäß der Erfindung nur gering, so
daß ihre Einwirkung auf die Gummifedern praktisch unwesentlich ist. In der Zeichnung
ist die Erfindung in einer Ausführungsform an Hand einer Drehzapfenlagerung für
das Drehgestell einer elektrischen Lokomotive veranschaulicht, bei welcher der Drehzapfen
erheblichen Zug- und Bremskräften in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs unterworfen
ist.
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Fig. 1 ist ein Grundriß, teils im Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig.
2, und Fig. 2 ist eine Seitenansicht, ebenfalls teilweise im Schnitt nach der Linie
2-2 der Fig. 1.
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Wie in der Zeichnung dargestellt, wird der Drehzapfen 11 durch ein
horizontales Querstück 12 gehalten, welches seinerseits gelenkig mit den Enden der
in Fahrzeuglängsrichtung angeordneten Arme der Winkelhebel 13 und 14 verbunden ist,
die sich um feste Drehgelenke 28, 29 an den Querträgern 15 und 16 des Drehgestells
drehen können und durch an den Enden ihrer Querarme angeordnete Federn 17 und 18
nachgiebig gehalten werden.
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Der Drehzapfen 11, der am Obergestell des Fahrzeugs befestigt ist,
ist von einer Buchse 19 umgeben, die in der weiter unten beschriebenen Weise mit
dem Drehgestell verbunden ist. Die Buchse 19 bildet zusammen mit zwei im Abstand
auf ihrem Außenmantel befestigten waagerechten flanschartigen Armen das Querstück
12. Die Verbindungen zwischen den Enden der Arme des Querstücks 12 und den Längsarmen
der Winkelhebel 13 und 14 bestehen aus kugelförmigen Gummilagern 20 und 21, deren
jedes ein inneres metallenes Glied 22 und ein äußeres metallenes Glied 23 enthält.
Diese Metallglieder haben einander gegenüberstehende kugelförmige Innen- und Außenflächen,
welche durch eine Zwischenlage 24 aus Gummi getrennt
sind, die
vorzugsweise mit einem der Gliedei verbunden ist. Das innere Glied 22 hat eine Bohrung,
mit der es über einen Bolzen 25 gesteckt ist, der es mit dem Querstück 12 verbindet.
Das Außenglied 23
ist an seiner äußeren Fläche zylindrisch ausgebildet, so
daß es in eine Bohrung des Winkelhebels 13, 14 paßt. Das äußere Glied 23 ist durch
radiale Ebenen in drei Sektoren geteilt, wobei die Anordnung derart ist, daß das
äußere Glied 23 zusammengedrückt werden muß, um den Gummi 24 vorzuspannen, wenn
es in seine Bohrung gesteckt werden soll. Diese bekannten Kugelgummilager gestatten
eine relative Winkelbewegung ihrer Teile durch Verformung des Gummis 24 und nicht
durch relative Gleitbewegung der Teile gegeneinander.
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Jeder der Winkelhebel 13, 14 erstreckt sich, von dem Querstück 12
aus gerechnet, zunächst in Längsrichtung des Fahrzeugs, der eine nach vorn (in Fahrtrichtung)
und der andere nach hinten, und biegt dann ungefähr im rechten Winkel um, so daß
sein anderer Arm quer zur Fahrtrichtung verläuft. An der Umbiegungsstelle ist der
Winkelhebel 13, 14 gelenkig an einem Ausleger 26, 27 der Querstreben 15, 16 befestigt.
Die Gelenke 28, 29 sind ähnlich ausgebildet wie die Gelenke 20,21 zwischen dem Querstück
12 und den Winkelhebeln 13, 14. Die Enden der Querarme der Winkelhebel
13, 14 sind gegabelt und so angeordnet, daß die beiden Gabelenden 30 eine
der Federn 17, 18 umgeben. Jede Feder 17, 18 enthält Gummiplatten 31, die mit metallene
Endplatten 32 verbunden und zwischen Anschlägen 33 der Federbefestigungsplatten
34 vorgespannt sind.
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Wenn der Winkelhebel 13 oder 14 sich um sein Gelenk 28 oder 29 dreht,
verschiebt das eine oder andere der Gabelenden 30 die eine oder andere der Endplatten
32 und erhöht damit die Kompression der Steuerfedern 17 oder 18. Übliche Zwischenplatten
35 parallel zu den Endplatten. 32 dienen dazu, die Kompressionsfestigkeit
zu erhöhen.
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Die Gabelenden 30 der kurzen Ouerarrne der Winkelhebel 13, 14 umgeben
die Endplatten 32; sie haben eine gewisse Freiheit, sich in vertikaler Richtung
gegenüber den Endplatten gleitend zu bewegen, um eine gegen die Waagerechte geneigte
Ablenkung der kurzen Hebelarme in dieser Richtung zu gestatten. Die Federn 17, 18
sind wie üblich vorgespannt, und zwar um einen Betrag, der größer ist als die Hälfte
der zu überwindenden seitlichen Reibung, vergrößert im Verhältnis der Hebelarme.
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Die Längsachse des Querstückes 12 ist senkrecht zu Linien angeordnet,
die die Mitten der Gelenke 28, 29 und der Gelenke 20, 21 verbinden, also quer zur
Fahrtrichtung. Der Drehzapfen 11 kann gemeinsam mit dem ihn fest tragenden Wagenkasten
Bewegungen in verschiedenen Winkelrichtungen, nämlich in der lotrechten F ahrzeuglängs-
und -quermittelebene, sowie drei Parallelverschiebungen, nämlich in vertikaler Richtung,
in waagerechter Querrichtung und in waagerechter Längsrichtung des Fahrzeugs ausführen.
Eine Winkelbewegung des Drehzapfens 11 in der vertikalen Längsmittelebene des Fahrzeugs
bewirkt ein Schwenken des Querstückes 12 um seine quer zur Fahrtrichtung liegende
Achse. Diese Bewegung wird durch die kugelförmigen Gummilager 20, 21 an der Verbindungstelle
des Querstücks 12 mit den langen Armen des Winkelhebels 13, 14 aufgenommen. Eine
Winkelbewegung in einer vertikalen Quermittelebene, im allgemeinen eine größere
Bewegung als die Winkelbewegung in der vertikalen Längsmittelebene, bewirkt eine
Winkelbewegung des Querstücks 12, ebenfalls in einer vertikalen Querebene. Hierbei
wird der lange Arm des einen Winkelhebels, z. B. 13, gehoben und der des anderen,
14, gesenkt. Diese Bewegung wird teils durch die Gummilager im Drehgelenk 28; 29
der Winkelhebel, teils durch -die Gelenkverbindungen 20, 21 mit dem Querstück 12
aufgenommen. Gleichzeitig wird eine vertikale Winkelbewegung der kurzen Arme des
Winkelhebels 13, 14 durch die begrenzte, gleitende, vertikale Bewegungsmöglichkeit
der Gabelenden 30 gegenüber den Endplatten 32 der Gummifedern 17, 18 aufgenommen
bzw. ermöglicht.
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Eine Vertikalverschiebung des Drehzapfens 11 wird anfänglich durch
eine Gleitbewegung zwischen dem Zapfen und der Buchse 19 ermöglicht und danach durch
eine Winkelbewegung der langen Arme des Winkelhebels 13, 14, die beide gleichzeitig
nach oben oder nach unten gehen. Die geringe Verdrehung um die Achsen der kurzen
Hebelarme des Winkelhebels wird durch die Freiheit der vertikalen Gleitbewegung
der Gabelenden 30 ermöglicht.
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Belastungen. des Drehzapfens 11 quer zur Fahrtrichtung bewirken eine
Winkelbewegung der Winkelhebel 13, 14 um ihre Drehgelenke 28, 29 und eine weitere
Kompression der Gummifedern 17, 18 in der einen oder anderen Richtung je nach der
Richtung der angreifenden Kraft und unter der Voraussetzung, daß diese ausreichend
ist, um die Vorspannung der Gummifedern zu überwinden.
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Da die Verbindungslinien der Mitten der Drehgelenke 28, 29 der Winkelhebel
13, 14 und der Gelenke 21, 22 eines jeden der langen Arme mit dem Querstück 12 im
allgemeinen in Längsrichtung des Drehgestells verlaufen, erzeugen Zug- und Bremskräfte
Druck- oder Zugspannungen in den langen Armen der Winkelhebel. Diese Kräfte spannen
daher die Gummifedern 17 und 18 nicht nennenswert, sondern werden durch Kompression
der kugelförmigen Gummilager 20, 21 und 28, 29 aufgenommen, die Belastungen dieser
Art einen größeren Widerstand bieten. Die Arme der Winkelhebel 13, 14 sind in entgegengesetzter
Richtung angeordnet, so daß stets der eine dieser Arme unter Zug- und der andere
unter Druckspannung steht, welches auch immer die Richtung der Zug-oder der Bremskraft
sei. Der unter Zugspannung stehende Arm ist dann in stabilem Gleichgewicht und hilft
die Tendenz des unter Druckspannung stehenden, nicht in stabilem Gleichgewicht befindlichen
Arms zu überwinden, sich durchzubiegen und die Gummifeder 17, 18 zu spannen. Eine
seitliche Komponente, die etwa auf den nicht in stabilem Gleichgewicht befindlichen
Arm einwirken könnte, wäre daher sehr gering und könnte infolge der Vorspannung
der Steuerfedern keine seitliche Ausbildung hervorrufen.
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Anspruch 1 schützt ausschließlich die Gesamtkombination seiner sämtlichen
Merkmale. Die Ansprüche 2 und 3 gelten nur in Verbindung mit Anspruch 1.