DE102010047417B4

DE102010047417B4 - Radsatz für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102010047417B4
Application number: DE201010047417
Authority: DE
Inventors: Dr. Auer Wolfgang; Claus Rathje
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: DE102010047417A1

Abstract

Schienenfahrzeug ohne Drehgestell oder Drehgestell mit jeweils mehr als zwei Radsätzen, mit den folgenden Merkmalen: 1.1 jeder Radsatz umfasst eine Achse, sowie zwei Räder (1, 2); 1.2 jeder Radsatz weist an jedem Endbereich ein Lager und ein Lagergehäuse auf; 1.3 jedem Rad (1, 2) ist eine Scheibenbremse oder eine Klotzbremse mit einer Bremszange (5.4) zugeordnet, jeweils eine Bremszange (5.4) umfassend; 1.4 die Bremszange (5.4) ist Bestandteil einer Bremstraverse (5); 1.5 die Bremstraverse (5) ist U-förmig aufgebaut und umfasst einen Steg (5.1), der sich zwischen den beiden Rädern (1, 2) einer Radachse (3) erstreckt, und ferner einen Schenkel (5.2, 5.3) an jedem Ende des Steges (5.1) aufweist; 1.6 jeder Schenkel (5.2, 5.3) ist im Bereich seines freien Endes am Lagergehäuse des Radsatzlagers gelagert; 1.7 jeder Schenkel (5.2, 5.3) ist mittels eines Pendels (6, 7) am Fahrwerkrahmen oder am Fahrzeugkasten aufgehängt; 1.8 in Draufsicht...

Description

Die Erfindung betrifft einen Radsatz für ein Schienenfahrzeug mit einer mechanischen Bremse, beispielsweise einer Scheibenbremse oder einer Klotzbremse gemäß Anspruch 1. Siehe DE 195 06 678 A1 .
Schienenfahrzeuge umfassen häufig mehr als zwei Radsätze. Jeder Radsatz hat eine Achse und zwei Räder. Damit ein Fahrzeug ohne Drehgestell oder ein Drehgestell, jeweils mit mehr als zwei Radsätzen, durch einen Gleisbogen fahren können, ohne zu zwängen, muss zumindest ein Teil der Radsätze große Querwege machen, das heißt Bewegungen quer zur Fahrtrichtung.
Um Gleisunebenheiten und Gleisverwindungen sicher und störungsfrei befahren zu können, müssen die Räder große Vertikalwege ausführen. Es gibt Fahrwerke, bei denen die Radsätze radial einstellbar sind. Dabei bewegen sich die Räder relativ zum Fahrwerksrahmen oder zum Fahrzeugkasten in Längsrichtung. Es gibt angetriebene und nicht-angetriebene Radsätze. Bei angetriebenen Radsätzen wendet man meist eine Radscheibenbremse oder Klotzbremse an. Die Scheibenbremse weist eine Bremszange auf, die das Rad umgreift sowie Bremsbeläge, die auf den beiden Seitenflächen der Bremsscheibe beim Bremsen anliegen. Sowohl Scheibenbremsen als auch Klotzbremsen sind am Fahrwerksrahmen oder am Fahrzeugkasten befestigt. Die Querbeweglichkeit handelsüblicher Kompaktbremszangen oder Klotzbremseinheiten liegt bei ca. ±20 mm. Treten größere Querwege auf, so sind Sonderkonstruktionen erforderlich.
Durch die großen Schwenkwinkel der Bremshebel ergeben sich zusätzliche Relativwege in Längsrichtung. Dies führt zu einer ungünstigen Positionierung der Beläge gegenüber der betreffenden Bremsscheibe.
Die Räder von radial einstellbaren Radsätzen führen große Längswege aus. Bei Klotzbremseinheiten müssen diese Wege durch ein größeres Klotzspiel und durch einen größeren Kolbenhub ermöglicht werden. Bewegt sich bei Radscheibenbremsen das Rad zur Bremszange hin, so ist der Weg begrenzt, da sonst der Spurkranz an der Bremszange schleift. Der Längsweg der Räder führt dazu, dass der Belag beim Bremsen nicht mehr richtig an der Bremsscheibe anliegt. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Verschleiß.
Führt der Radsatz große Vertikalwege aus, so muss der Schuh einer Klotzbremseinheit beim Anlegen des Klotzes um große Winkel kippen. Bei einem großen Vertikalweg der Räder liegt bei einer Scheibenbremse der Belag beim Bremsen nicht mehr richtig an der Bremsscheibe an. Auch dies führt zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug ohne Drehgestell oder ein Drehgestell, jeweils mit mehr als zwei Radsätzen, gemäß der eingangs beschriebenen Art derart zu gestalten, dass die Bremsbeläge oder Bremsklötze beim Bremsen bei allen Betriebszuständen des Fahrzeuges satt und gleichmäßig an der Bremsscheibe beziehungsweise am Rad anliegen. Die Relativwege zwischen den Bremszangen oder den Klotzbremseinheiten einerseits und der Bremsscheibe beziehungsweise dem Rad andererseits sollen möglichst klein sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird die Bremse am Radsatz sowie am Fahrwerkrahmen oder am Fahrzeugkasten gelagert.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst die folgenden wichtigen Merkmale:

– Es wird eine Bremstraverse vorgesehen, die U-förmig aufgebaut ist und einen Steg sowie zwei Schenkel aufweist.
– Der Steg erstreckt sich zwischen den beiden Rädern, die auf einer Radachse sitzen.
– Die Schenkel tragen die Bremszangen oder Klotzbremseinheiten und sind an den Radsatzlagergehäusen geführt.
– Die Schenkel sind einerseits an dem Radsatzlagergehäuse und andererseits am Fahrwerksrahmen oder Fahrzeugkasten über zwei Pendel abgestützt.
– Die folgende Anordnung ist wichtig: In Draufsicht auf einen Radsatz befindet sich der Abstützpunkt des freien Endes eines Schenkels der Bremstraverse am Radsatzlager; die Pendelachse befindet sich auf der dem Abstützpunkt gegenüberliegenden Seite des Rades; der Angriffspunkt der Bremszange befindet sich zwischen diesen beiden, das heißt zwischen dem genannten Abstützpunkt und der Pendelachse; diese drei geometrischen Orte – Abstützpunkt, Angriffspunkt der Bremszange und Pendelachse – liegen auf einer wenigstens annähernd geraden Linie, wohlgemerkt in Draufsicht.

Der Steg stützt die Schenkel bei Längskräften, die zum Beispiel bei einem Halteruck oder bei einem Pufferstoß auftreten. Der Steg ist torsionsweich, um ein Wanken des Fahrwerkrahmens oder des Fahrzeugkastens zuzulassen. Der Steg kann auch eine definierte Torsionssteifigkeit haben. Die Bremstraverse wirkt dann als wanksteife Stütze.
Die Gelenklager am Radsatzlagergehäuse können als Gleitlager oder als Gummielemente ausgeführt werden.
Die genannten Pendel weisen an den Enden jeweils einen Kopf auf. Diese Gelenklager enthalten ein Gleitlager oder Gummielemente, die Relativbewegungen ermöglichen.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt einen Radsatz in perspektivischer Darstellung schräg von oben gesehen.
2 zeigt den Gegenstand von 1 in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten.
3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Radsatz gemäß der 1 und 2, und zwar in Seitenansicht und veranschaulicht die beim Bremsen auftretenden Kräfte.
4 zeigt den Gegenstand von 3 in Draufsicht.
5 zeigt die Bremstraverse in einer perspektivischen Ansicht.
Der in den 1 und 2 gezeigte Radsatz für ein Schienenfahrzeug umfasst zwei Räder 1, 2. Diese sitzen auf einer Radachse 3. Jedem Rad ist eine Bremse zugeordnet, im vorliegenden Falle eine Scheibenbremse.
Entscheidendes Bauteil ist eine Bremstraverse 5. Diese ist im Wesentlichen U-förmig. Siehe 5. Die Bremstraverse 5 weist einen Steg 5.1 sowie zwei Schenkel 5.2, 5.3 auf.
Wie man aus den 1 und 2 erkennt, erstreckt sich der Steg 5.1 zwischen den beiden Rädern 1, 2. Die Schenkel 5.2, 5.3 tragen die Bremszange 5.4. Diese wird beim Bremsen an den Bremsbelag des betreffenden Rades 1, 2 gepresst.
Die freien Enden der Schenkel 5.2, 5.3 sind über ein Gelenklager abgestützt, das sich auf dem Radsatzlagergehäuse befindet.
In 3 sind die im Bremsfalle auftretenden Stützkräfte A und B durch Pfeile veranschaulicht. Siehe 5.2.
Für das Verständnis besonders wichtig ist 4. Siehe dort die Bremstraverse 5 mit dem Steg 5.1 und dem einen Schenkel 5.2. Die Bremstraverse 5 umfasst eine Bremszange 5.4, die beim Bremsbetrieb beidseits des Rades 1 angreift.
Man beachte die gerade Linie. Diese verbindet die drei folgenden Orte:

– die Achse des Pendels 7
– die Wirkungslinie der Reibkraft der beiden Bremsbacken der Bremszange 5.4
– den Abstützpunkt des Radlagers 1.1.

Die genannten Kräfte liegen in einer Ebene, die in Draufsicht als gerade Linie erscheint.
Bei erheblicher Abweichung von der Gradlinigkeit wirkt ein Moment auf den Steg 5.1 der Bremstraverse 5. Dies ist unerwünscht. Steg 5 soll von den Bremskräften möglichst nicht belastet werden, da es sich hier bei dem Steg 5 und ein Leichtbauteil handelt, das lediglich die mechanische Verbindung zwischen den beiden Schenkeln 5.2 und 5.3 herstellt.
Der Steg 5.1 der Bremstraverse 5 – siehe 5 – ist torsionsweich ausgeführt, um ein Wanken nicht zu behindern. Die Schenkel 5.2, 5.3 hingegen müssen steif sein, um die notwendigen Bremskräfte übertragen zu können.
Bezugszeichenliste

1: Rad
1.1: Radlager
2: Rad
3: Radachse
5: Bremstraverse
5.1: Steg
5.2: Schenkel
5.3: Schenkel
5.4: Bremszange
6: Pendel
6.1: Zapfen
7: Pendel
7.1: Zapfen
A: Aufhängekraft
R: Reibkraft
B: Stützkraft

Claims

Schienenfahrzeug ohne Drehgestell oder Drehgestell mit jeweils mehr als zwei Radsätzen, mit den folgenden Merkmalen: 1.1 jeder Radsatz umfasst eine Achse, sowie zwei Räder (1, 2); 1.2 jeder Radsatz weist an jedem Endbereich ein Lager und ein Lagergehäuse auf; 1.3 jedem Rad (1, 2) ist eine Scheibenbremse oder eine Klotzbremse mit einer Bremszange (5.4) zugeordnet, jeweils eine Bremszange (5.4) umfassend; 1.4 die Bremszange (5.4) ist Bestandteil einer Bremstraverse (5); 1.5 die Bremstraverse (5) ist U-förmig aufgebaut und umfasst einen Steg (5.1), der sich zwischen den beiden Rädern (1, 2) einer Radachse (3) erstreckt, und ferner einen Schenkel (5.2, 5.3) an jedem Ende des Steges (5.1) aufweist; 1.6 jeder Schenkel (5.2, 5.3) ist im Bereich seines freien Endes am Lagergehäuse des Radsatzlagers gelagert; 1.7 jeder Schenkel (5.2, 5.3) ist mittels eines Pendels (6, 7) am Fahrwerkrahmen oder am Fahrzeugkasten aufgehängt; 1.8 in Draufsicht auf einen Radsatz befindet sich der Abstützpunkt des freien Endes eines Schenkels (5.2, 5.3) der Bremstraverse (5) am Radsatzlager; 1.9 die Pendelachse befindet sich auf der dem Abstützpunkt gegenüberliegenden Seite des Rades (1, 2); 1.10 der Angriffspunkt einer Reibkraft (R) der Bremszange (5.4) befindet sich zwischen diesen beiden, das heißt zwischen dem Abstützpunkt und der Pendelachse; 1.11 die drei genannten geometrischen Orte – Abstützpunkt am Radsatzlager, Angriffspunkt der Reibkraft (R), Abstützpunkt des Pendels (6, 7) – liegen in Draufsicht auf einer wenigstens annähernd geraden Linie.
Schienenfahrzeug oder Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (5.2, 5.3) am Fahrwerkrahmen oder am Fahrzeugkasten pendelnd abgestützt sind.
Schienenfahrzeug oder Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager des freien Schenkels (5.2, 5.3) eines jeden Steges (5.1) ein Gleitlager oder ein Gummielement umfasst.
Schienenfahrzeug oder Drehgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4.1 der Steg (5.1) weist eine Torsionssteifigkeit auf; 4.2 die Bremstraverse (5) wirkt als wanksteife Stütze.