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Deichselstützgelenk für dreiachsige Lenkgestelle von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Deichselstützgelenk für dreiachsige Lenkgestelle von
Schienenfahrzeugen, wie sie insbesondere bei Straßenbahnwagen verwendet werden.
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Bei diesen Lenkgestellen sind die Deichseln der beiden Endgestelle
in Mitte des Mittelgestells durch ein Schiebegelenk miteinander verbunden und stützen
sich außerdem über je ein Stützgelenk gelenkig auf dem Rahmen des Mittelgestells
ab. Hierdurch werden die Endachsen beim Befahren von Gleiskrümmungen durch die querbewegliche
Mittelachse zwangläufig in eine radiale oder annähernd radiale Lage zum Krümmungsmittelpunkt
gelenkt. Der Wagenkasten wird meistens auf den Deichselrahuren der Endachsen derart
abgestützt, daß diese die Hauptlast aufnehmen und nur ein geringer Teil des Kastengewichts,
etwa ein Zehntel, über die Deichseln und die Stützgelenke auf die querbewegliche
Mittelachse übertragen wird.
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Die bekannten Deichselstützgelenke bestehen häufig aus zwei etwa halbkugelförmigen
Schalen, von denen die obere, nach unten geöffnete an der Deichsel, die untere,
nach oben geöffnete am Mittelgestellrahmen befestigt ist. Zwischen die beiden Schalen,
deren Kanten stark abgerundet sind, ist eine Gummikugel eingelegt, deren Durchmesser
etwa gleich dem Kugeldurchmesser der Lagerschalen ist. Die halbkugelförmigen Schalenflächen
müssen, um einen übermäßigen Verschleiß der Kugel zu vermeiden, sauber und glatt
bearbeitet werden; außerdem muß zwischen den beiden Schalenrändern eine Balgdichtung
vorgesehen sein, um den Zutritt von Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen
zu den Auflageflächen der Kugel zu verhindern. Zur Begrenzung der gegenseitigen
seitlichen Verschiebung zwischen Deichsel und Mittelgestellrahmen in waagerechter
Ebene quer zur Deichselmittellinie müssen besondere Anschläge vorgesehen sein; diese
befinden sich an beiden Seiten der unteren Kugelschale und arbeiten mit einem von
der Deichsel ausgehenden, U-förmigen Bügel zusammen, der um das gesamte Gelenk herumgeführt
ist und, weil er bei Erreichen des Anschlages die gesamten seitlichen Kräfte aufzunehmen
und zu übertragen hat, sehr stark ausgebildet sein muß.
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Es sind außerdem Stützgelenke für das deichselartige Ende des Rahmens
eines Straßenbahnwagens bekannt, die aus tonnenförmigen Gummitragkörpern bestehen,
die mit lotrechter Achse zwischen je einem am Fahrzeughauptrahmen und am Deichselrahmen
befestigten topfförmigen Halter angeordnet sind. Bei gegenseitiger Horizontalverschiebung
der beiden Rahmen ändert sich die Beanspruchungsart der Gummitragkörper nicht. Jeder
Gummitragkörper wird vielmehr unverändert auf Schub, wenn auch mit geringer werdender
freier Schublänge, beansprucht. Hierdurch ergibt sich eine progressive Charakteristik
der Federkennlinie. Ein die gegenseitige Verschiebebewegung der beiden Rahmen genau
begrenzender elastischer Anschlag wird durch diese Stützgelenke nicht erzielt. Trotz
einer labyrinthartigen Verbindung der beiden einen Stützkörper aufnehmenden Näpfe
können Schmutz, Staub und sonstige Fremdkörper zwischen den Gummitragkörper und
die Seitenflächen der Näpfe eindringen, die einen vorzeitigen Verschleiß des Gummikörpers
zur Folge haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacher als die erstgenannte
Konstruktion aufgebautes und herzustellendes Deichselstützgelenk zu schaffen, das
die geschilderten Nachteile der zweiten bekannten Konstruktion vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Stützgelenk
als nachgiebiges Zwischenglied ein aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, bestehender
Hohlzylinder mit lotrechter Mittellinie vorgesehen ist, der an dem einen der beiden
zu verbindenden Teile mittels eines zylindrischen, in die Bohrung des Hohlzylinders
eingeschobenen Zapfens und am anderen Teil mittels eines den Hohlzylinder umgebenden
Napfes in horizontaler Ebene festgelegt ist. Dabei ist die Summe der Höhen der Anlageflächen
des Zapfens und des Napfes an den Hohlzylinder bei dessen Normalstellung kleiner
als die Höhe des Hohlzylinders. Der Zapfen verjüngt sich in Richtung auf sein freies
Ende, und der Napf erweitert sich in Richtung auf sein freies Ende derart, daß der
Hohlzylinder bei horizontaler Verschiebung zwischen der Deichsel und dem Rahmen
des Mittelgestells während des ersten Teiles des Verschiebewagens auf Schub und
nach
seiner Anlage an den verjüngten bzw. erweiterten Teil des Zapfens bzw. des Napfes
ausschließlich auf Druck beansprucht wird.
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Der auf den Rahmen des Mittelgestells zu übertragende Anteil des Kastengewichts
wird bei dieser Anordnung, wie auch bei der bekannten Konstruktion mit tonnenförmigen
Gummitragkörpern, durch Druckspannung in dem nachgiebigen Zwischenglied übertragen.
Die Fderkonstante des nachgiebigen Zwischengliedes ist während des ersten Teiles
des Verschiebeweges zwischen der Deichsel und dem Rahmen des Mittelgestells verhältnismäßig
klein. Bei weiterer Bewegung in der gleichen Richtung legt sich der Hohlzylinder
infolge seiner Verformung an den verjüngten Teil des Zapfens und den erweiterten
Teil des Napfes an und wird anschließend ausschließlich auf Druck beansprucht. Dadurch
wird die Rückführkraft des Gelenkes nach Überschreiten eines bestimmten Verschiebeweges
sprunghaft größer, wodurch besondere Anschläge zur Begrenzung der seitlichen Bewegung
entbehrlich werden.
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Das Stützgelenk gemäß der Erfindung arbeitet mit keinerlei Reibung.
Es ist daher jeglicher Schutz des Gelenkes vor dem Eindringen von Schmutz oder Staub
entbehrlich, und der bei den bekannten Gelenken erforderliche Faltenbalg wird eingespart.
Das Gelenk weist nur ebene oder zylindrische Teile auf, die sehr einfach zu bearbeiten
sind. Eine Feinbearbeitung ist allenfalls für den Zapfen erforderlich, während die
anderen Teile im Rohzustand verwendet werden können. Der auch bei dem Stützgelenk
gemäß der Erfindung als Schutz vorgesehene U-förmige Bügel kann beträchtlich leichter
und weniger widerstandsfähig ausgebildet werden, da er keine beim Anschlag auftretenden
seitlichen Kräfte zu übertragen hat.
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Zur Schonung des elastischen Hohlzylinders ist an dessen beiden Stirnseiten
in an sich bekannter Weise eine Metallscheibe anvulkanisiert, angeklebt oder andersartig
befestigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Abb. 1 zeigt die Draufsicht auf das gesamte Lenkgestell; Abb.2 zeigt
einen vertikalen Längsschnitt durch das Stützgelenk nach der Linie A-B in Abb. 1.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 sind mit 1 und
2 die beiden an ihren Deichseln 3 und 4 durch Stützgelenke 5 und 6 mit dem Mittelgestell
? verbundenen Endachsgestelle bezeichnet, auf die sich über die Drehpfannen 8 und
9 der Wagenkasten abstützt. Das in der Mitte des Mittelgestells 7 vorgesehene Deichsel
-Schiebegelenk zwischen den beiden Deichseln 5 und 6 ist mit 10 bezeichnet.
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Jedes Stützgelenk 5 bzw. 6 besteht, wie Abb. 2 zeigt, aus einem elastischen
Hohlzylinder 11, an dessen beiden Stirnseiten Metallscheiben 12 und 13 befestigt
sind. An den Mittelgestellrahmen 7 ist ein Zapfen 14 angeschweißt, der aus einem
zylindrischen Teil 15 besteht, der in die Bohrung 16 des Hohlzylinders 11 hineinpaßt.
Der Zapfen 14 weist ferner einen zweiten, ebenfalls zylindrischen Teil 17 kleineren
Durchmessers auf, der bis in den an der Deichsel 3 befestigten Napf 18, der den
Hohlzylinder 11 außen umgibt, hineinragt. Zwischen den beiden zylindrischen Teilen
15 und 17 ist ein stetiger, abgerundeter Übergang 19 vorgesehen. Der Napf 18 weist
einen etwa kreisbogenförmig nach außen umgebogenen Rand 20 auf. Die Lage des elastischen
Hohlzylinders 11 im Augenblick des Anliegens an dein Rand 20 und an den Teilen 17
und 19 des Bolzens 14 ist mit strichpunktierten Linien dargestellt. Um diese seitliche
Bewegung des Gelenkes zu ermöglichen, ist die Summe der Höhen 23 und 21 der Anlageflächen
des Bolzens 14 und des Napfes 18 an den Hohlzylinder 11 bei dessen Normalstellung
kleiner als die Höhe 22 des Hohlzylinders 11.