DE102009051773A1 - Railway axle for rail vehicle, has main axis that is connected with chassis frame to point in chassis frame and has entire wheel hub unit, where spring is fixed to mounting bracket for providing wide spring track - Google Patents

Railway axle for rail vehicle, has main axis that is connected with chassis frame to point in chassis frame and has entire wheel hub unit, where spring is fixed to mounting bracket for providing wide spring track Download PDF

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Abstract

The railway axle has a main axis that is connected with a chassis frame to a point in the chassis frame and has an entire wheel hub unit. A spring is fixed to a mounting bracket for providing wide spring track. A wheel hub retains a wheel rim (1). The roller bearings support a slide bearing in a combined slide-and roller bearing mount. A sealing supports the bearing to the axis interior. A dust cover supports the wheel bearing to the outer side. Independent claims are also included for the following. (1) a brake disk assembly for disk brakes, particularly for rail vehicles; (2) an anti-blocking system with a single wheel; and (3) a national or regional railway body with a base axis.

Description

Hiermit stelle ich eine neue Version von Einzelradlagerungen bei Eisenbahnachsen vor. Es handelt sich bei meiner Erfindung um die Einzelradlagerung von Eisengahnachsen für Personen,- und Güterzüge. Durch die Einzelradlagerung wird bei Kurvenfahrten von Schinenfahrzeugen nicht wie bei herkömmlichen Verbundachsen beide Räder mit gleicher Umdrehungszahl bewegt, sondern durch die Einzelradlagerung können die Drehzahldifferenzen zwischen Kurveninneren und äußeren Rad ausgeglichen werden, wodurch das Schinenfahrzeug ruhiger läuft und die Aufzubringende Zugkraft der Lokomotive reduziert wird. Durch diese Rollwiederstandsreduzierung kann die gleiche Lokomotive mehr Nutzlast und mehr Waggons bewegen (Energieeinsparung). Der verschleiß an Rädern und Schienen wird durch diese Bauart ebenfalls reduziert. Die Einzelradlagerung als solches stellt hierbei nicht die eigentliche Neuerung dar, sondern die Radscheibe welche Radnabe und Bremsscheibenaufnahme in einem Stück bildet. Die Radlager sind ebenfalls in dieser Einheit eingebunden.Hereby I introduce a new version of single wheel bearings for railway axles. It is my invention to the single wheel storage of iron axes for people - and freight trains. Due to the single wheel bearing is not like conventional compound axles both wheels with the same number of revolutions moves when cornering of ski vehicles, but by the Einzelradlagerung the speed differences between the inside of the curve and the outer wheel can be compensated, making the machine runs quieter and the applied tractive force of the locomotive is reduced. This roll resistance reduction allows the same locomotive to move more payload and more wagons (energy savings). The wear on wheels and rails is also reduced by this design. The Einzelradlagerung as such here is not the actual innovation, but the wheel disc which wheel hub and disc holder forms in one piece. The wheel bearings are also integrated in this unit.

Wie Sie aus den beigefügten Zeichnungen ersehen können kann die Radscheibe als Bremsscheibenaufnahme fungieren. Bei der Zeichnung A sind die Bremsscheiben Nr. 13 in die Radscheibe Nr. 2 über Gewindebohrungen und mit Schrauben eingepasst. Die Bremsscheibenringe als Segmentringe ausgelegt werden um beim Austausch ohne Radnabendemontage gewechselt zu werden. Die Bremsbeläge Nr. 3 werden von einem oder mehreren Bremssätteln Nr. 14 aufgenommen. Der Auswechselbare Radreifen Nr. 1 wird wie üblich auf die Radscheibe Nr. 2 aufgezogen. Die Radscheibe welche auch als Radnabe dient nimmt auch die Lager Nr. 9, 10 und auf. Die Radlagerung kann sowohl als auch in reiner Gleitlagerung ausgefürt werden oder nur in Wälzlagerung sowie in einer Kombination von Gleit- und Wälzlagerung wobei die Gleitlager die Gewichtskraft tragen und die Wälzlager in Kugel-, Rollen- oder Schrägrollenlager die seitlichen Kräfte aufnehmen. Bei Schrägrollenlager zusätzlich noch Gewichtskraft mittragen.As you can see from the attached drawings, the wheel disc can act as a brake disc holder. In the drawing A, the brake discs are no. 13 into the wheel disc No. 2 fitted over threaded holes and with screws. The brake disc rings are designed as segment rings to be replaced when replacing without Radnabendemontage. The brake pads no. 3 are replaced by one or more calipers No. 14 added. The interchangeable wheel tire No. 1 is as usual on the wheel disc No. 2 reared. The wheel disc which also serves as wheel hub also takes the bearing no. 9 . 10 and up. The wheel bearing can be carried out both in pure slide bearing or only in rolling bearing and in a combination of sliding and rolling bearings where the plain bearings carry the weight and the bearings in ball, roller or tapered roller bearings absorb the lateral forces. In case of tapered roller bearings, additionally carry weight.

Die Achse Nr. 4 kann an der Achsaufnahme Nr. 12 alleine aufgenommen werden oder mit einem Bügel welcher auch als Gabelbügel vor und nach der Radscheibe angebaut werden kann um die Einbauhöhe der Achse möglichst niedrig zu halten und könnte somit eine Doppelfederung problemlos aufnehmen. Eine geringe Einbauhöhe der Achse ist auch wichtig für einen möglichst niedrigen Schwerpunkt des Schienenfahrzeuges.The axis no. 4 can be attached to the axle mount no. 12 can be taken alone or with a bracket which can be grown as a fork yoke before and after the wheel disc to keep the installation height of the axle as low as possible and thus could easily accommodate a double suspension. A low installation height of the axle is also important for the lowest possible center of gravity of the rail vehicle.

Bei der Zeichnung B werden alle Funktionsteile wie bei der Zeichnung A verwendet. Die Radnabe wird um eine zusätzliche Bremsscheibenaufnahme erweitert. Als Bremsscheiben können je nach Bedarf und Verwendung zusätzlich zur Bremsenradscheibe noch 2,- 4,- oder 6 Bremsscheiben verbaut werden. Die Bremsscheiben Nr. 4 und Nr. 6 werden durch Distanzringe Nr. 5 auf der Radnabe in Position gehalten. Pro Achse könnte in dieser beschriebenen Bauart bis zu sechs Einfachbremsscheiben und die Bremsscheibenringen in der Radscheibe zur Verwendung kommen. Alle bisher und nachfolgend benannten Bremsscheiben können auch als innenbelüftete Bremscheiben zur besseren Kühlung verbaut werden.In drawing B, all functional parts are used as in the drawing A. The wheel hub is extended by an additional brake disc holder. Depending on requirements and use, 2, 4 or 6 brake discs can be installed as brake discs in addition to the brake disc. The brake discs no. 4 and no. 6 be through spacer rings No. 5 held in position on the wheel hub. Up to six single brake disks and the brake disk rings in the wheel disk could be used per axle in this described type. All previously and subsequently named brake discs can also be installed as ventilated brake discs for better cooling.

Die Radscheibe Nr. 2 könnte in allen vorher und nachher beschriebenen Varianten zur Vereinfachung der Herstellung und Instandhaltung als addaptives Achssystem ausgelegt werden welches bei geringer Beanspruchung nur mit den Bremscheibenringen Nr. 16 und Nr. 17 über die Bremsbeläge Nr. 18 und Nr. 19 mir dem Bremssattel Nr. 20 gebremst wird und je nach Bedarf und sich veränderten Einsatzzweck problemlos um 2,- 4,- oder 6 zusätzlichen Bremsscheiben erweitert werden kann. Ebenso ist ein Rückbau der Achse auf die Radscheibenbremsung möglich. Durch verschiedene Distanzringe kann auch die Platzierung der Bremsscheiben beliebig verändert werden.The wheel disc No. 2 could be interpreted in all before and after described variants for the simplification of the production and maintenance as addaptive axle system which with low load only with the brake disk rings no. 16 and no. 17 over the brake pads No. 18 and no. 19 with the caliper no. 20 is braked and depending on requirements and changed purpose can be easily extended by 2, - 4, - or 6 additional brake discs. Likewise, a dismantling of the axle on the Radscheibenbremsung is possible. Through different spacers and the placement of the brake discs can be changed arbitrarily.

Bei der Zeichnung C dient die Radscheibe Nr. 2 lediglich als Aufnahme des Radreifens Nr. 1 und nur einer Bremsscheibe Nr. 3. Die Radlagerung wird wie bei allen vorher und nachher beschriebenen Varianten in der Radscheibe/Radnabenkombination aufgenommen. In der gezeigten Zeichnung C setzt sich die Lagerung aus 2 Kegelrollenlagern Nr. 8 und Nr. 10 zusammen. Ein Gleitlager Nr. 9 nimmt hier die Haupttraglast auf Das Kegelrollenlagerpaar wird durch die Sicherungsmutter Nr. 6 auf das nötige Spiel eingestellt. Die Anlaufscheiben Nr. 7 und Nr. 11 schützen die Achse Nr. 4 vor Verschleiß. Die Radlagerung kann sowohl als auch in reiner Gleitlagerung ausgeführt werden oder nur in Wälzlagerung sowie in einer Kombination von Gleit- und Wälzlagerung wobei die Gleitlager die Gewichtskraft tragen und die Wälzlager in Kugel-, Rollen- oder Schrägrollenlager die seitlichen Kräfte aufnehmen. Bei Schrägrollenlager zusätzlich noch Gewichtskraft mittragen. Die Beschreibung der Radlagerung lässt sich auf alle vorher und nachher genannten Varianten übertragen. Ferner kann auch die Version C mit oder ohne zusätlichen Tragbügel oder Bügeln gebaut werden.In the drawing C, the wheel disc no. 2 only as a recording of the wheel tire No. 1 and only one brake disc No. 3 , The wheel bearing is included in the wheel disc / wheel hub combination as in all previously and subsequently described variants. In the drawing C shown, the bearing consists of 2 tapered roller bearings no. 8th and no. 10 together. A plain bearing no. 9 here takes the main load on The tapered roller bearing pair is through the lock nut no. 6 set to the necessary game. The thrust washers no. 7 and no. 11 Protect the axis No. 4 from wear. The wheel bearing can be performed either as well as in pure plain bearing or only in rolling bearings and in a combination of sliding and rolling bearings where the plain bearings carry the weight and the bearings in ball, roller or tapered roller bearings absorb the lateral forces. In case of tapered roller bearings, additionally carry weight. The description of the wheel bearing can be transferred to all previously and subsequently mentioned variants. Furthermore, the version C can be built with or without zusätlichen mounting bracket or ironing.

Der Bügel Nr. 22 kann als oben geführter Einzelbügel, oder als seitlich gefürter Doppelbügel sowie auch die kombination aus beiden Varianten verbaut werden. Er nimmt dabei das Stützlager Nr. 1 auf welches in Wälz- oder Gleitlagerung ausgeführt werden kann. Bei der Bügelvariante kommt ein zusätzliches Stützlager zum tragen welches die Achslast noch aufnimmt. Durch den Achsbügel kann die Federspur so breit wie die Radspur oder sogar noch breiter ausgelegt werden was unnötige Nickbewegungen des Schienenfahrzeugs reduziert. Durch das Stützlager wird die Achse und die Hauptlagerung entlastet und somit deren Betriebsdauer verlängert.The temple no. 22 can be installed as a top single bow, or as a laterally led double bow as well as the combination of both variants. He takes the support bearing no. 1 on which in rolling or sliding bearing can be performed. The bracket variant comes with an additional support bearing which still absorbs the axle load. Due to the axle bracket, the spring track can be designed as wide as the wheel track or even wider, which reduces unnecessary pitching movements of the rail vehicle. The support bearing relieves the load on the axle and the main bearing, thereby extending their service life.

Bei der Zeichnung D wird eine vier Scheibenvariante beschrieben die mit der Version der Zeichnung C (zwei Scheibenvariante) identisch ist. Jetzt kommen lediglich 2 weitere Scheiben zum Einsatz was die Bremskraft erhöht. Die Bremsscheiben Nr. 3 und Nr. 4 können in vorher beschriebenen Varianten verbaut werden.In the drawing D a four disc variant is described which is identical to the version of the drawing C (two disc variant). Now only 2 more discs are used which increases the braking force. The brake discs no. 3 and no. 4 can be installed in previously described variants.

Bei der Zeichnung E wird eine sechs Scheibenvariante beschrieben. Die Bauart entspricht den vorher beschriebenen Zeichnungen C und D. Durch eine entsprechend lange Radnabe können nun bis zu sechs Bremscheiben aufgenommen werden. Bei einer Aufnahme von bis zu sechs Bremscheiben pro Achse vergößert sich das Rückdrehmoment dementsprechend. Um eine Überbelastung der Befestigungsschrauben zu verhindern, kann zusätzlich auf der Radnabe und Mittenzentrierung eine Verzahnung Nr. 16 angebracht werden und eine entsprechende Verzahnung an den Bremscheiben was die Befestigungsschrauben der Bremsscheiben stark entlastet und die Betriebssicherheit erhöht. Diese zusätzliche Verzahnung auf der Mittenzentrierung und Bremsscheibenaufnahme kann bei der Zeichnung E, D, C und B eingesetzt werden.In the drawing E a six disc variant is described. The design corresponds to the previously described drawings C and D. By a correspondingly long hub now up to six brake discs can be added. With a recording of up to six brake discs per axle, the reverse torque increases accordingly. In order to prevent overloading of the fastening screws, a toothing no. 16 be attached and a corresponding toothing on the brake discs which greatly relieves the mounting screws of the brake discs and increases the reliability. This additional gearing on the centering and brake disc holder can be used in the drawing E, D, C and B.

Bei allen aufgeführten Varianten kann auch noch ein Anti-Blockier-System (ABS) eingebaut werden um einem ungleichmaßigen Verschleiß des Radreifens vorzubeugen. Ungleichmäßig verschlissene Radreifen verursachen erhebliche Laufgeräusche.In all listed variants, an anti-lock system (ABS) can be installed to prevent uneven wear of the wheel tire. Unevenly worn tires cause considerable noise.

Claims (9)

Die Hauptachse (5) kann im Fahrgestell an dem Punkt (13) und je nach Anforderungen mit einem Bügel, der die ganze Radnabeneinheit umgreift, mit dem Fahrgestell verbunden werden. An dem Tragbügel kann dann die Federung befestigt werden um eine möglichst breite Federspur zu erreichen. Wank und Nickbewegungen des Aufbaus können mit möglichst breiter Federspur am besten reduziert werden. Die Radnabe (2) nimmt wie gehabt den Radreifen (1) auf. Bei einer kombinierten Gleit- und Wälzlagerung stützen die Wälzlager (9 und 11) das Gleitlager (10) axial ab. Das Gleitlager (10) trägt dann die radiale Hauptlast. Mit der Sicherungsmutter (7), welche als Kronenmutter mit Splintsicherung oder als Klemmmutter verwendet werden kann, wird über den Stützring (8) das Axialspiel eingestellt. Der Dichtring (12) schützt die Lager zur Achsinnenseite. Die Staubkappe (6) schützt die Radlagerung zur Außenseite. The main axis ( 5 ) can be in the chassis at the point ( 13 ) and, depending on the requirements, with a bracket, which encompasses the entire wheel hub unit, be connected to the chassis. On the mounting bracket then the suspension can be attached to achieve the widest possible spring track. Rolling and pitching movements of the superstructure can best be reduced with the widest possible spring track. The wheel hub ( 2 ) takes as usual the wheel tire ( 1 ) on. In a combined sliding and rolling bearing support the rolling bearings ( 9 and 11 ) the sliding bearing ( 10 ) axially. The sliding bearing ( 10 ) then carries the radial brunt. With the locking nut ( 7 ), which can be used as a castellated nut with splint lock or as a clamping nut, is placed over the support ring ( 8th ) set the axial play. The sealing ring ( 12 ) protects the bearings to the axle inside. The dust cap ( 6 ) protects the wheel bearing to the outside. Bremsscheibenanordnung für Scheibenbremsen, speziell für Schienenfahrzeuge. Es können mit ein und derselben Radnabe (2) pro Rad auf der verzahnten Radnabe, welche zugleich auch als Radscheibe dient, bis zu 3 Bremsscheiben (3, 5, und 6) aufgenommen werden. Durch entsprechende Zwischenringe (4) oder Leerringe kann bei Bedarf die Bremsscheibenanzahl reduziert werden. Zum Beispiel für Hochgeschwindigkeitszüge oder schwere Güterzüge in Gebirgsstrecken kann die Anzahl der Bremsscheiben dem Bedarf angepasst werden. Durch die Leer,- und Zwischenringe (4) wird die Verzahnung der Radnabe vor Korrosion und Beschädigungen geschützt.Brake disc arrangement for disc brakes, especially for rail vehicles. It can with one and the same wheel hub ( 2 ) per wheel on the toothed wheel hub, which also serves as a wheel disc, up to 3 brake discs ( 3 . 5 , and 6 ). By appropriate intermediate rings ( 4 ) or empty rings can be reduced if necessary, the number of brake discs. For example, for high-speed trains or heavy freight trains in mountain ranges, the number of brake discs can be adapted to the needs. Through the empty, and intermediate rings ( 4 ), the toothing of the wheel hub is protected against corrosion and damage. Die Radnabe (2) kann auch als Bremsscheibenaufnahme mit eingesetzten Bremsscheibenringen (13) verwendet werden. Die gezahnte Bremsscheibenaufnahme kann durch eine Abdeckkappe oder Leerringe komplett oder nur teilweise, je nach Bedarf, abgedeckt werde. Bei Güterzügen wird in den meisten Fällen pro Rad nur mit einer Bremsscheibe gebremst.The wheel hub ( 2 ) can also be used as a brake disk holder with inserted brake disk rings ( 13 ) be used. The toothed brake disc holder can be covered completely or only partially, as needed, by means of a cap or empty rings. In the case of freight trains, in most cases only one brake disk is braked per wheel. Die Radnabe (2) kann im Bedarfsfall oder je nach Verwendungszweck in unterschiedlicher Verzahnungslänge gefertigt werden. Wenn kein Bedarf für 6 oder 8-Fach Bremsung pro Achse vorhanden ist oder bei Schmalspurzügen die erheblich längere Baulänge für eine mehrfache Bremsscheibenaufnahme stören würde.The wheel hub ( 2 ) can be made in different case length if required or depending on the intended use. If there is no need for 6 or 8-speed braking per axle or for narrow-track trains would disrupt the much longer length for a multiple brake disc recording. Sollte sich die Herstellung der Radnabe (2) mit der gezahnten Bremsscheibenaufnahme aus einem Stück Fertigungstechnisch zu schwierig erweisen, könnte die Radscheibe auch auf die Radnabe auf geflanscht oder geschrumpft werden.Should the manufacture of the wheel hub ( 2 ) prove with the toothed brake disc holder from a piece manufacturing technology too difficult, the wheel disc could also be flanged or shrunk onto the hub. Je nach Länderspezifischen Freigaben und entsprechender Dimensionierung kann die Radnabe aus geeigneten Gusswerkstoffen, Schmiederohlingen oder gewalzten Rohlingen hergestellt werden. Die Radnabe nimmt wie bisher üblich den Radreifen (1) auf.Depending on the country-specific releases and appropriate dimensioning, the wheel hub can be made of suitable cast materials, forged blanks or rolled blanks. The wheel hub takes as usual the wheel tire ( 1 ) on. Bei Verwendung eines ABS-Systems, kann mit einer Einzelrad gelagerten Achse genau so spurstabil und spurtreu gebremst werden, wie mit herkömmlichen Achsen bei denen Radscheiben und Achsen starr miteinander verbunden sind.When using an ABS system, axle supported by a single wheel can be braked in the same way that it is stable and true to the track, as with conventional axles where wheel disks and axles are rigidly connected. Bei entsprechender Abstimmung und Dimensionierung kann eine nationale oder regionale Eisenbahngesellschaft mit einer Basisachse den gesamtem Bedarf für Güterzug und Personenzugachsen abdecken. Bei unterschiedlichen Spurweiten muss nur die jetzt stehende und nicht mehr drehende Hauptachse angepasst werden.With appropriate coordination and dimensioning, a national or regional railway company with a base axis can cover the entire demand for freight trains and passenger-axle trains. With different gauges, only the now standing and no longer rotating main axis must be adjusted. Bei Verwendung von 6 Bremsscheiben pro Achse und 4 Bremsscheibenringen an den Radreifen können bisher unbekannte Bremskräfte übertragen werden. Bei steilen Bergabfahrten wird durch diese Art der Bremsengestaltung eine erheblich höhere thermische Standfestigkeit erreicht, was die Sicherheit im Schienenverkehr steigern würde. Using 6 brake discs per axle and 4 brake disc rings on the tires, previously unknown braking forces can be transmitted. On steep downhills, this type of brake design achieves a considerably higher thermal stability, which would increase safety in rail transport.
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