DE10128913A1 - Spielfreies seitliches Gleitstück für Güterwagendrehgestelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein spielfreies seitliches Gleitstück für Güterwagendrehgestelle, das zu den bisher verwendeten federnden Gleitstücken austauschbar zu den ist. Daraus ergibt sich das Vorhandensein von identischen Befestigungspunkten am Drehgestellrahmen. Das vorgestellte Gleitstück besitzt keinerlei Längsspiel und ist von einfachem und kostengünstigen konstruktiven Aufbau. Der Drehgestellhüllraum nach UIC 510-1 wird eingehalten. Abgesehen von der Reibeinlage zum Wagenkasten, weist das erfindungsgemäße Gleitstück keine dem Abrieb unterliegenden Verschleißteile auf. Es besteht aus einem Gleitstückbock und einem Gleitstückträger, wobei diese durch einen Federlenker miteinander verbunden sind. Der Federlenker ist sowohl im Gleitstückbock als auch im Gleitstückträger biegesteif eingespannt und durch eine geeignete Ausbildung hinsichtlich Länge und Dicke in der Lage, die erforderliche Anpresskraft für den Gleitstückträger zu erzeugen. DOLLAR A Zwischen dem Ende der federwirksamen Länge des Federlenkers am Gleitstückträger und der Achse der Schwerelinie der Gleitstückträgerbelastung ist ein Abstand korrespondierend zum Einspannmoment realisiert. DOLLAR A Zur Realisierung hoher Anpresskräfte besteht die Möglichkeit, weitere Federblätter oder andere Federelemente parallel zum Federlenker anzuordnen.

Description

Die Erfindung betrifft ein spielfreies seitliches Gleitstück für Güterwagendrehgestelle.

Güterwagen für den Eisenbahnverkehr sind sehr häufig mit Drehgestellen ausgerüstet. Die Wagenkästen stützen sich über eine mittlere Drehpfanne auf die Drehgestelle ab. Bei den Bahnen Mitteleuropas ist diese Drehpfanne kugelförmig ausgebildet, um ein freizügiges Ausschwenken des Drehgestelles sowohl bei Kurvenfahrt als auch beim Befahren von Rampen zu ermöglichen. Damit der Wagenkasten nicht seitlich kippen kann, besitzen diese Drehgestelle seitliche Stützflächen, sogenannte Gleitstücke. In Abhängigkeit von der Konstruktion der Drehgestelle sind die seitlichen Gleitstücke aber auch für die Gewährleistung der Laufruhe mit verantwortlich. Durch definierte Anpresskräfte der Gleitstücke an den Wagenkasten wird bei Relativdrehbewegungen zwischen Wagenkasten und Drehgestell ein Reibmoment erzeugt, welches die Drehbewegung bedämpft.

Die Drehbewegungen zwischen Wagenkasten und Drehgestell resultieren zum einen aus dem Ausdrehen des Drehgestelles im Gleisbogen als makroskopischer Bewegungsanteil und zum anderen aus der Drehbewegung des Drehgestelles infolge des Sinuslaufs als mikroskopischer Bewegungsanteil.

Bei Drehgestellen mit geringen Achslagerquerspielen, zum Beispiel solche auf Basis der Radsatzführung des UIC-Standardtyps Y25, ist die ausreichende Bedämpfung des Sinuslaufs für gute Laufeigenschaften des Wagens von größter Bedeutung. Deshalb sind Drehgestelle dieser Bauarten mit federnden Gleitstücken ausgerüstet. Die Anordnung dieser Gleitstücke einschließlich der Abmessungen und der Lage der Befestigungspunkte am Drehgestellrahmen ist im UIC-Merkblatt 510-1 beschrieben. Dort sind auch die erforderlichen Anpresskräfte festgelegt.

Technisch gelöst und in der Standarddokumentation des Drehgestelles Y25 durch die UIC festgeschrieben ist das federnde seitliche Gleitstück, bestehend aus 3 Grundbauteilen, nämlich dem Gleitstückbock, dem Gleitstückträger und den beiden Schraubenfedern. Die Schraubenfedern pressen den Gleitstückträger mit einer definierten Anpresskraft gegen die Gleitplatte am Wagenkasten. Der Gleitstückträger überträgt die erzeugte Reibkraft durch Mitnahmeflächen auf den am Drehgestell verschraubten Gleitstückträger. Besonders nachteilig an dieser Konstruktion ist dabei der Umstand, das zwischen den Mitnahmeflächen am Gleitstückträger und am Gleitstückbock ein Spiel von 1 mm in beiden Längsrichtungen des Drehgestelles im Neuzustand vorhanden ist, welches sich durch Verschleiß der Gleitflächen im Betriebseinsatz noch vergrößert.

Es ist rechnerisch darstellbar, dass die Drehbewegungen des Drehgestelles zum Wagenkasten bei normalem Spurspiel im geraden Gleis eine Winkelbewegung ergeben, die an den Gleitstücken einer Bewegung von ca. ± 1 mm entspricht. Das bedeutet, dass die Bedämpfung des Sinuslaufs durch die Reibwirkung an den seitlichen Gleitstücken praktisch wirkungslos ist. Dieser Umstand wirkt sich insbesondere auf die Laufgüte des leeren Wagens sehr negativ aus.

Um hier eine Verbesserung zu erreichen, wurden Lösungen entwickelt, welche dieses Längsspiel zwischen Gleitstückträger und Gleitstückbock eliminieren.

Bei den bekannten Ausführungen, so z. B. bei dem spielfreien Gleitstück des Drehgestelles DRRS der Wagonfabrik Talbot Aachen, wurde ein dünnes Federblatt zwischen Gleitstückträger und einem Halter am Drehgestellrahmen angeordnet, wobei dieser Halter entweder am Langträger verschraubt oder an diesen fest angeschweißt ist. Dieses Federblatt übernimmt nunmehr die Längskraftübertragung. Zur sicheren Kraftübertragung ist die Verbindung zum Federblatt als Zahnplatte ausgeführt. Die Anpresskräfte selbst werden durch die bekannten Schraubenfedern zwischen Gleitstückbock und Gleitstückträger erzielt.

Nachteilig an dieser Lösung sind die aufwendige Herstellung, insbesondere durch die Verzahnung des gehärteten Federblattlenkers, die Notwendigkeit eines zusätzlichen Halters am Drehgestellrahmen, wodurch eine Nachrüstung vorhandener Drehgestelle sehr aufwendig wird, die Verwendung von Schraubenfedern zur Krafterzeugung, wodurch sich eine große Bauteileanzahl ergibt und die Überschreitung der UIC-Umgrenzungslinie für Drehgestelle nach UIC 510-1 aufgrund der Zwangspunkte bei der Gestaltung des Federblattanschlusses an dem Gleitstückträger.

Eine weitere Version wurde für den Umbau von Drehgestellen der BA Niesky auf federnde seitliche Gleitstücke ausgeführt. Dabei übernimmt ein langes, halbelliptisch gebogenes Federblatt die Funktion der Gleitstückführung und der Krafterzeugung. Das Federblatt ist an einem Ende über eine Silentbuchse am Drehgestellrahmen gelagert. In der Mitte ist der Gleitstückträger am Federblatt befestigt. Das andere Ende des Federblatts stützt sich gleitend auf dem Drehgestellrahmen ab. Durch die Gestaltung des Lenkers als Biegefeder mit momentenfreiem Auflager ergibt sich eine sehr große Baulänge der Feder. Die drehweiche Lagerung durch die Silentbuchse wiederum ergibt durchaus messbare Längsbewegungen des Gleitstückträgers, so dass das gewünschte Ergebnis der Spielreduzierung nur bedingt erreichbar ist. Konstruktiv unbefriedigend ist die Verbindung des Gleitstückträgers mit dem Federblatt und die frei aufliegende und reibende, somit mit Verschleiß verbundene Auflage des Federblatts auf dem Drehgestellrahmen.

Die Befestigungspunkte bei dieser Lösung stimmen ebenfalls nicht mit den Vorgaben nach UIC 510-1 für federnde Gleitstücke überein, so dass auch diese Lösung nicht für Nachrüstungen geeignet ist.

Aus der Analyse des Standes der Technik ergibt sich die erfinderische Aufgabenstellung, die darin besteht, ein spielfreies, federndes seitliches Gleitstück zu schaffen, dass zu den bisher verwendeten federnden Gleitstücken austauschbar zu den ist. Daraus ergibt sich das Vorhandensein von identischen Befestigungspunkten am Drehgestellrahmen. Das zu entwickelnde Gleitstück darf keinerlei Längsspiel besitzen, muss von einfachem und kostengünstigen konstruktiven Aufbau sein und darüber hinaus den Drehgestellhüllraum nach UIC 510-1 einhalten. Es soll, abgesehen von der Reibeinlage zum Wagenkasten, keine dem Abrieb unterliegenden Verschleißstellen aufweisen.

Die Aufgabe wurde nach den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen derselben angegeben.

Zur längsspielfreien Führung ist der Gleitstückträger erfindungsgemäß mittels eines Federlenkers mit dem Gleitstückbock verbunden. Der Federlenker ist so ausgebildet, dass er gleichzeitig die erforderliche Anpresskraft an den Wagenkasten realisiert. Dazu ist dieser in beide Gleitstückteile biegesteif eingespannt. Das erforderliche Einspannmoment am Gleitstückträger ist durch einen Versatz zwischen der mittleren Kraftwirkungslinie der Flächenlast auf dem Gleitstückträger und dem Ende der federwirksamen Länge des Federlenkers realisiert. Die Momenteneinspannung ergibt zusammen mit dem Versatz der Kraftwirkungslinien eine sehr kurze Baulänge des Systems. Da keine weiteren Federn erforderlich sind, bestehen in der vertikalen Ausführung des Gleitstückes keine Zwangsbedingungen, so dass die Einhaltung der UIC- Umgrenzungslinie für Drehgestelle problemlos möglich ist.

Die Längskraftübertragung zwischen Gleitstückträger und Federblattlenker und Gleitstückbock erfolgt durch einfache, zylindrische Passungen, die kostengünstig realisierbar sind.

Zur Erzielung sehr großer Anpresskräfte gestattet die vorgestellte erfindungsgemäße Lösung auch die Verwendung mehrerer Federblätter parallel zum eigentlichen Federlenker, wobei die zusätzlichen Federblätter nicht am Gleitstückträger verspannt sind, um ein Verdrehen des Gleitstückträgers zur Längsachse des Federlenkers nicht zu behindern, weil diese Beweglichkeit bei Befahren von Neigungsänderungen erforderlich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinzuziehung mehrerer Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den einzelnen Figuren ist folgendes dargestellt:

Fig. 1 Auf einem Drehgestellrahmen montiertes spielfreies seitliches Gleitstück;

Fig. 2 Querschnitt durch das erfindungsgemäße Gleitstück;

Fig. 3 Beanspruchung des Federlenkers;

Fig. 4 Ausführungsvariante für sehr hohe Anpresskräfte.

Die angegebenen Bezugszeichen bedeuten: 1 Gleitstückbock
2 Passzapfen
3 Drehgestellrahmen
4 Schraubverbindung
5 Befestigungsebene
6 Federlenker
7 Zapfen
8 Bohrung
9 Schraube
10 Spannplatte
11 Einspannebene
12 Gleitstückträger
13 Zapfen
14 Paßbohrung
15 Reibmaterial
16 Nase
17 Aussparung
18 Querträger des Wagenkastens
19 Federblatt
20 Kontaktfläche
a Länge
F Gleitstückträgerbelastung
f Federwirksame Länge
l Abstand
M Einspannmoment
q Flächenbelastung
s Länge

Gemäß Fig. 1 ist ein spielfreies seitliches Gleitstück in der erfindungsgemäßen Ausführung auf einem Drehgestellrahmen 3 montiert und mit der Nennkraft nach UIC- Zeichnungssatz durch den Wagenkasten für das Drehgestell Y25 belastet. Dabei ist der Abstand s zwischen dem Gleitstückträger 12 und dem Gleitstückbock 1 erkennbar, welcher das Gleitstückhöhenspiel entsprechend den UIC-Bedingungen begrenzt. Die Nase 16 des Gleitstückträgers 12 greift in die Aussparung 17 des Gleitstückbocks 1 ein. Dadurch ist auch bei Federbruch eine Notführung des Gleitstückträgers 12 zu gewährleistet.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Gleitstück. Der Gleitstückbock 1 besitzt mittig einen Passzapfen 2 nach UIC 510-1, welcher die Längskraftübertragung auf den Drehgestellrahmen 3 übernimmt. Durch die beiden Schraubverbindungen 4 ist die Verspannung des Gleitstückbocks 1 auf dem Drehgestellrahmen 3 gesichert. Die Abmessungen dieser Teile stimmen mit UIC 510-1 überein. Der Gleitstückbock 1 kragt nach einer Seite aus. An diesem Ende befindet sich die Einspannebene 5 für die biegesteife Einspannung des Federlenkers 6. In die Befestigungsebene 5 ist der Zapfen 7 integriert, welcher passgenau in eine zugehörige Bohrung 8 des Federlenkers 6 eingreift und somit die Längskraftübertragung sichert. Der Federlenker 6 ist mittels Schrauben 9 und einer Spannplatte 10 eingespannt. Am anderen Ende des Federlenkers 6 befindet sich die Einspannebene 11 des Gleitstückträgers 12. Auch hier erfolgt die Längskraftübertragung durch einen Zapfen 13 mit einer zugehörigen Paßbohrung 14 im Federlenker 6. Die Einspannung ist ebenfalls mittels Schrauben 9 und der Spannplatte 10 realisiert. Auf dem Gleitstückträger 12 ist in bekannter Art und Weise das Reibmaterial 15 angebracht.

In Fig. 3 ist die Beanspruchung des Federlenkers 6 dargestellt. Der Abstand zwischen den Enden der Einspannebene 5 und der Einspannebene 11, jeweils am Gleitstückträger 12, ist die wirksame Federlänge f des Federlenkers 6. Das Einspannmoment M an den Einspannebenen 5 und 11 wird durch den Abstand 1 zwischen dem Ende der federwirksamen Länge an der Einspannebene 11 des Gleitstückträgers 12 und der Linie der Gleitstückträgerbelastung F, welche das Produkt aus der Flächenbelastung q und der Länge a des Reibmaterials 15 ist, erzeugt.

Fig. 4 ist die Darstellung einer Ausführungsvariante für sehr hohe Anpresskräfte. Zusätzlich zum Federlenker 6 ist ein weiteres Federblatt 19 angeordnet, welches gemeinsam mit dem Federlenker 6 an der Einspannebene 5 des Gleitstückbocks 1 verspannt ist.

Dieses Federblatt 19 ist aber nicht mit dem Gleitstückträger 12 verspannt, sondern unterstützt diesen nur an der Kontaktfläche 20.

Claims (3)

1. Spielfreies seitliches Gleitstück für Güterwagendrehgestelle, bestehend aus einem Gleitstückbock (1) und einem Gleitstückträger (12), wobei diese durch einen Federlenker (6) miteinander verbunden besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Federlenker (6) sowohl im Gleitstückbock (1) als auch im Gleitstückträger (12) biegesteif eingespannt ist und durch eine geeignete Ausbildung hinsichtlich Länge und Dicke in der Lage ist, die erforderliche Anpresskraft für den Gleitstückträger (12) zu erzeugen.

2. Spielfreies seitliches Gleitstück für Güterwagendrehgestelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende der federwirksamen Länge (f) des Federlenkers (6) am Gleitstückträger (12) und der Achse der Schwerelinie der Gleitstückträgerbelastung (F) ein Abstand (1) korrespondierend zum Einspannmoment (M) realisiert ist.

3. Spielfreies seitliches Gleitstück für Güterwagendrehgestelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung hoher Anpresskräfte ein weiteres Federblatt (19) bzw. mehrere Federblätter (19) oder andere Federelemente parallel zum Federblattlenker (6) angeordnet sind.