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Drehzapfen eines Drehgestells für Schienenfahrzeuge Die Verwendung
von Gummiteilen im schienengebundenen Fahrzeugbau ist bekannt. Neben einer gewollten
elastischen Verbindung der Einzelteile wird auch gleichzeitig eine Verschleißminderung
durch derartige Konstruktionen erreicht. So ist es bekannt, die verschiedenartigsten
Formen von Gummizwischenlagen beim Bau von Drehgestellen zu verwenden, wie beispielsweise
die Anwendung von Gummikegeln beim Drehstuhl für die Verbindung des Wagenkastens
mit dem Laufwerk.
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Bei den bisherigen Konstruktionen ist es allgemein üblich, die Verbindung
zwischen Ober- und Unterteil des Drehzapfens durch einen Drehstuhlbolzen herzustellen,
der eine verhältnismäßig lose Verbindung darstellt, jedoch durch eine Mutter bzw.
einen Kopf im Ober- bzw. Unterteil des Drehzapfens so gehalten ist, daß ein Trennen
dieser beiden Teile nicht eintritt.
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Werden derartige Gummizwischenlagen lediglich lose zwischen Ober-
und Unterteil des Drehzapfens eingebracht und die Gummiteile erhalten nur eine Vorspannung
durch das auf ihnen lastende Gewicht des Wagenkastens - die Gummiteile werden also
nicht rnit den sie umgebenden Stahlteilen in irgendeiner Weise verbunden, sei es
durch Kleben, Vulkanisieren od. ä. -, so können die bei einem Verkanten des Drehgestells
auftretenden Verdrehungen dieser Gummizwischenlagen durch ein plötzliches, kurzes
Entlasten - wie dies beispielsweise bei selbsttätigen oder gesteuerten Entladungen
des Wagenkastens bei Kastenkippern der Fall ist, wo diese Entladevor- ; gänge mitunter
zu einem »Springen« des Wagenkastens führen - ein Zurückschnellen der Gummiteile
in die Ausgangslage bewirken. Mit diesem Zurückschnellen ist jedoch ein Gleiten
der Gummiteile verbunden.
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Ein Ausscheren des Drehgestells gegenüber dem Wagenkasten tritt des
weiteren bei den Kurvenfahrten ein, wobei das Gummiteil eine Walkverdrehung erfährt.
Diese Verdrehungskräfte sind ebenfalls so groß, daß auch hier bei einer plötzlichen
Entlastung ein Gleiten zwischen der Gummioberfläche und den Gegenstücken stattfinden
kann und dadurch das Gummiteil seine Verdrehungsspannung verliert. Bei der sofort
darauf erfolgenden Wiederbelastung des Gummiteiles kann das Drehgestell, beispielsweise
beim Weiterfahren in einem geraden Gleis, durch den Anlaufdruck der Räder gegen
die Schienen nicht mehr in die Mittelstellung zurückkehren, ohne das Gummizwischenteil
verdrehend zu spannen. Das Drehgestell würde in der Geraden also stets verkantet
laufen und dadurch ; einen höheren Rad- bzw. Schienenverschleiß verursachen, ferner
würde das Aufklettern ganz besonders in der entgegengesetzten Kurve begünstigt und
damit die Entgleisungsgefahr erhöht werden. Man hat zwar versucht, dieses Gleiten
der eingelegten Gummizwischenteile bei den auftretenden Kräften zu verhindern, indem
man die Reibung zwischen dem Gummiteil und der dieses aufnehmenden Form vergrößerte.
Es ist naheliegend, diese Reibung dadurch zu vergrößern, daß man für die Form einen
unbearbeiteten Stahlguß verwendet, so daß die Rauhigkeit der Wandungen das Gummiteil
festhält. Hierbei hat sich jedoch gezeigt, daß diese Rauhigkeit der Wandung, die
mitunter scharfe Kanten aufweist, wohl die Reibung wesentlich erhöht, aber auch
die Gummiteile vorzeitig zerstört, wenn diese hohen Torsionskräften ausgesetzt werden.
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Ein anderer Vorschlag geht dahin, die Form für die Aufnahme der Gummizwischenteile
mit Rillen zu versehen, wobei diese Rillen vornehmlich axial angeordnet sind, in
die sich die entsprechend geformten Gummiteile hineinlegen, um dadurch infolge der
nunmehr wellenförmigen Oberfläche an einem Gleiten zwischen dem Führungsstück und
dem Gummiteil gehindert zu werden. Sind die Führungsstücke unbearbeitet, so ergeben
sich gleichfalls die bereits erwähnten Nachteile. Erfolgt jedoch eine Bearbeitung
der Oberfläche, so ist damit ein höherer Lohnaufwand verknüpft.
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Neben den Möglichkeiten verschiedener Formgebungen der Gummiteile,
die das Gleiten bei einer plötzlichen Entlastung verhindern sollen, ist das Erhöhen
der Vorspannung dieser Gummiteile bekannt. Üblicherweise wird das Erhöhen dieser
Vorspannung durch das Anziehen des das Ober- mit dem Unterteil des Drehzapfens verbindenden
Bolzens erreicht.
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Dieser Bolzen muß sich nun aber bei Drehbewegungen des Drehgestells
mitdrehen können, ohne daß eine Torsionsbeanspruchung eintritt, die unter Umständen
zur Überbeanspruchung des Bolzens führt.
Diese Überbeanspruchung
wird noch gesteigert, wenn der Bolzen unter Einschalten von Druckplatten sich gegen
die Drehgestellteile selbst abstützt. Die Reibung zwischen Bolzenmutter und Druckplatte
bzw. Bolzenkopf und Druckplatte wird dann so groß, daß es zu der erwähnten Überbeanspruchung
des Bolzenmaterials kommen kann.
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Außerdem wird durch die erhöhte Reibung erreicht, daß das Drehgestell
in seiner freien Bewegung gegenüber dem Wagenkasten stark behindert ist, so daß
ein Verkanten des Drehgestells im Gleis erhalten bleibt. Eine weitere Folge dieser
erhöhten Reibungskräfte ist das Ansteigen der Anlaufkräfte, die derartige Werte
annehmen können, daß das Verhältnis Raddruck zu Anlaufkraft kleiner als eins wird
und damit Entgleisungsgefahr besteht.
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Verschiedenartige Vorschläge in dieser Richtung sind gemacht worden.
So ist es bekannt, einen um eine waagerechte Achse drehbaren Bolzen einzusetzen,
so daß das Bolzenende sich nur in Längsrichtung des Drehgestells bewegen bzw. pendeln
kann. Beim Fahren in der Kurve muß aber ein Gleiten zwischen Bolzenmutter und Wiege
stattfinden. Des weiteren hat man die Aufhängung des Wagenkastens mittels eines
Zugankers vorgeschlagen. Eine Drehbewegung von dem nach allen Seiten hin ohne Freiheitsgrad
fest eingebettet liegenden Gummiblock kann aber nicht übernommen werden. Hier muß
sich der sehr lang gehaltene und nicht einfach einzubauende Zuganker selbst verdrehen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beheben.
Ihr liegt der Drehzapfen eines Drehgestells für Schienenfahrzeuge mit einer zwischen
Ober- und Unterteil des Drehzapfens lose eingelegten kegelförmigen Gummizwischenlage
zugrunde, wobei Ober- und Unterteil des Drehzapfens durch einen Drehstuhlbolzen
miteinander verbunden sind. Die Erfindung besteht nun darin, daß Gummischeiben zwischen
die die Druckkräfte des Drehstuhlbolzens übertragenden, an sich bekannten Druckplatten
und das Ober- bzw. Unterteil des Drehzapfens eingeschaltet sind.
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Diese Gummischeiben nehmen die Verdrehung beim Drehen des Drehstuhlbolzens
auf, und zwar in der Weise, daß bei Entlastung des Drehgestells in Verbindung mit
Verdrehungsbeanspruchungen des Gummizwischenteiles die Haftreibung zwischen Ober-
und Unterteil des Drehzapfens erhalten bleibt.
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Durch die Anordnung der Gummischeiben kann also der Drehstuhlbolzen
sich bei Drehbewegungen des Drehgestells mitdrehen, so daß ein Überbeanspruchen
des Drehstuhlbolzens nicht eintreten kann. Des weiteren wird durch die Anordnung
dieser Gummischeiben in einfacher Weise verhindert, daß ein Verschleiß des Bolzenkopfes
sowie der Mutter eintritt.
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Die Abmessungen des Gummizwischenteiles zu den Gummischeiben bzw.
die Elastizitätsgrößen sind in Verbindung mit den Größen der Vorspannung so aufeinander
abgestimmt, daß das Gummiteil so lange unter einer Krafteinwirkung steht wie auch
die Gummischeiben, d. h., die Gummiteile sind nicht entlastet, wenn die Gummischeiben
noch belastet sind.
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Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit ungefederten Drehstühlen, bei denen
der Abstand der Gleitplatten bei der seitlichen Abstützung bei leeren und beladenen
Fahrzeugen stets der gleiche ist, muß der Federweg bei gummigefederten Drehstühlen
zwischen den Stellungen »leer« und »beladen« in den Grenzen von 2 bis 3 mm gehalten
werden, um ein zu starkes Schwanken des Leerfahrzeuges zu vermeiden. Wäre nun der
vorgespannte Bolzen selbst ungefedert geführt, so müßte die Mutter des Bolzens angezogen
werden, sobald das Fahrzeug beladen ist, um eine dauernde Haftreibung der Drehzapfenteile
mit dem Gummizwischenteil zu gewährleisten. Beim Kippen ist der Drehstuhl vollkommen
entlastet, wobei der Bolzen noch eine zusätzliche Belastung durch das zu hebende
Drehgestell erhält. Das würde jedoch bedeuten, daß der Bolzen beim leeren Fahrzeug
Kräfte als Zugkräfte übernimmt, die vorher die elastische Zwischenlage bei beladenem
Fahrzeug übernommen hat. Zudem würde der ungefederte Bolzen die Lauffähigkeit des
Drehgestells stark beeinträchtigen, da er unter dem starken Anpreßdruck eine beinahe
starre Verbindung zwischen Drehgestell und Wagenkasten herstellt. Für das Einstellen
des Drehgestells in der Kurve müßten starke Reibungskräfte überwunden werden. Ist
jedoch der Bolzen gemäß der Erfindung über Gummischeiben abgefedert, so sind von
ihm nur der Anpreßdruck - um ein Gleiten der eingelegten Gummizwischenlagen zu verhindern
- und das Drehgestellgewicht beim Kippen zu übernehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zeigt die Darstellung,
und zwar gibt diese einen Drehzapfen im Schnitt wieder.
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Ein aus dem Oberteil 1 und dem Unterteil t gebildeter Drehzapfen trägt
als Zwischenlage ein unter Vorspannung durch das Oberteil l stehendes Gummiteil
3, das in der Abbildung beispielsweise die Form eines Kegels hat. Ein Drehstuhlbolzen
4 verhindert eine ungewollte Trennung dieser Teile. Dieser Drehstuhlbolzen 4 weist
sowohl als Unterlage für die Mutter 5 wie auch für den Bolzenkopf 6 Druckscheiben
7 auf, die beim Anziehen der Mutter 5 die eine Vergrößerung der Vorspannung bewirkende
Kraft nicht unmittelbar auf das Oberteil 1 bzw. Unterteil t übertragen, sondern
über zwischengeschaltete Gummischeiben 8, die die Drehbewegungen des Drehstuhlbolzens
4 aufnehmen, die sich bei den Bewegungen des Drehgestells ergeben. Dadurch wird
eine Überbeanspruchung, die unter Umständen zu einem Abdrehen des Drehstuhlbolzens
4 führen kann, nicht erreicht.