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Drehgestell für schnell fahrende Schiel.enfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf Drehgestelle für schnell fahrende Schienenfahrzeuge. Sie betrifft
ein in seinem konstruktiven Aufbau an sich bekanntes Drehgestell, das mit in einer
waagerechten Ebene liegenden Blattfedern ausgerüstet ist, welche sich in Längsrichtung
erstrecken und jeweils mit einer Achsbuchse und zu beiden Seiten derselben mit dem
Fahrgestellrahmen verbunden sind, und zwar in waagerechter Querrichtung starr. Das
eine äußere Ende jeweils der einen Blattfeder liegt in Längsrichtung ebenfalls fest,
während das äußere Ende der anderen Blattfeder am Drehgestellrahmen geführt ist,
um das Durchfedern des Drehgestellrahmens gegenüber dem Radsatz zu ermöglichen.
Eine der Blattfedern kann an der Achsbuchse um eine lotrechte Achse in geringem
Maße einstellbar sein, um Montageungenauigkeiten auszugleichen. Diese Blattfedern
stellen eine in der horizontalen Ebene quer- und längssteife Achsanlenkung ohne
reibungsbeanspruchte Gelenke dar. Hierdurch ist eine dauernde Parallelität der Radsätze
zueinander gewährleistet.
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Wie bei allen ungelenkten Drehgestellen, bei denen die Führung ausschließlich
durch die Spurkränze der Räder erfolgt, tritt auch bei Drehgestellen der beschriebenen
Art ein Sinuslauf ein. Durch diesen Sinuslauf macht der Wagenkasten für den Reisenden
unangenehme Bewegungen hauptsächlich horizontal quer zur Fahrtrichtung. Diese Bewegungen
sind um so störender, je kürzer die Wellenlänge der Sinuslinie, d. h. also je höher
die Frequenz der Sinusschrägung ist.
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Im Zuge der modernen Entwicklung des Reisezugverkehrs hat man daher
versucht, die Sinuslinie zu strecken und damit ihre Frequenz zu verringern.
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Im Verlauf der zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems
gemachten Untersuchungen wurde gefunden, daß sich bei den Drehgestellen der eingangs
beschriebenen Konstruktionsart außer den bisher bekannten Vorzügen dieser Drehgestelle,
die bei der Konstruktion derselben beabsichtigt waren, außerdem noch der Vorteil
einer Streckung der Sinuslinie, d. h. eine Verringerung der Frequenz des Sinuslaufes,
ergab. Dies entspricht der allgemein bekannten Erfahrung, daß eine spielfreie Führung
der Radsätze in einem Fahrgestell mit einem steifen Rahmen zu einer Streckung der
Sinuslinie führt. Allerdings ist die Größenordnung dieser Streckung noch nicht völlig
ausreichend.
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Durch zusätzliche Anwendung eines an sich zur Erzielung einer Streckung
der Sinuslinie bekannten weiteren Konstruktionsmerkmales wird die bereits gestreckte
Sinuslinie nach weiter gestreckt, und zwar dadurch, daß die Achsschenkel der beiden
Radsätze des Drehgestells in ihren als Zylinderrolleniager ausgebildeten Achslagern
mit einem axialen Spiel von einigen Millimetern gelagert werden, so daß die Radachsen
gegenüber den Achslagern in der Größenordnung dieses Spieles quer zur Fahrtrichtung
verschiebbar sind. Infolge dieses Querspiels erhält der Drehgestellrahmen seinen
Impuls quer zur Fahrtrichtung nicht sofort beim Anlaufen des Spurkranzes am Gleis.
Der Spurkranz gleitet vielmehr eine gewisse Strecke am Gleis entlang, bis das Ouerspiel
aufgezehrt ist. Erst dann erfolgt vom Gleis über den Spurkranz und das inzwischen
anliegende Achslager der seitliche Impuls zur Richtungsumkehr, so daß die Wellenlänge
der Sinusbewegung durch diese Maßnahme vergrößert und die Frequenz der Schwingungen
quer zur Fahrtrichtung verkleinert wird.
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Aber auch durch die Erzielung eines derartig gestreckten Sinuslaufes
des Drehgestells war das Erfindungsproblem noch nicht gelöst, da durch die bisher
allgemein übliche,Wiegenlagerung der gestreckte Sinuslauf nicht stoßfrei auf den
Wagenkasten übertragen werden konnte, denn bei den bisher bekannten Wiegenlagerungen
war eine Bewegung der Wiege gegenüber dem Drehgestellrahmen nur nach Überwindung
einer bestimmten Haftreibung in der Wiegenlagerung möglich. Bei einer Bewegung der
Wiege mußte also auf jeden Fall zunächst die Haftreibung überwunden werden, so daß
sich die Wiege selbst dann ruckartig bewegte, wenn die Kräfte zur Bewegung der Wiege
stetig anwuchsen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher vorgeschlagen,
die Wiege über horizontal liegende Stangen. an den Drehgestellrahmen anzulenken,
wobei die Stangen am Drehgestellrahmen und bzw. oder an der Wiege in Gummi oder
gummiartigem Werkstoff gelagert sind, so daß Bewegungen der Wiege gegenüber dem
Drehgestellrahmen spielfrei und, wenn man von der nur sehr geringen Reibung im Wiegengehänge
absieht, praktisch auch reibungsfrei und verschleißfrei erfolgen.
Durch
diese neuartige Kombination von drei Konstruktionsmerkmalen gemäß der Erfindung
wird es möglich, die Frequenz des Sinuslaufes bis auf eine gewünschte Größenordnung
zu verringern, die Sinus-Linie zu strecken und schließlich den derart gestreckten
Sintzslauf auch ruckfrei auf die Wiege und damit auf den Wagenkasten zu übertragen.
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Kombination beruht auf den folgenden Zusammenhängen:
Gemäß der Erfindung werden Zylinderrollenlager als Achslager verwendet, um das gewünschte,
gegenüber bisherigen Konstruktionen wesentlich größere Querspiel von mehreren Millimetern
zu erreichen. Bei den bekannten Achslagern mit Querspiel ist dieses meist nicht
praktisch widerstandslos und hat auch kein größeres Ausmaß. In einem Falle ist die
Achsanlenkung in Querrichtung spielfrei und lediglich bei überschreitun- einer bestimmten
Seitenkraft elastisch nachgiebig, während in einem anderen Falle ebenfalls kein
Querspiel, sondern eine Quernachgiebigkeit vorhanden ist, die aber nicht im Achslager
selbst liegt, sondern auf einer Elastizität der Achslenker selbst bzw. auf der Zwischenschaltung
von Silent-Blocks an der Gelenkstelle zwischen dem Gestellrähmen und dem Achslenker
beruht. Zylinderrollenlager . sind aber bekanntlich äußerst empfindlich gegenüber
ein Verkanten des Lagerzapfens.
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Dem trägt die erfindungsgemäß gewählte Achsanlenkung Rechnung, die
sowohl in Längs- als auch in Querrichtung steif ausgebildet ist und auch bei einer
gewissen, wegen der dabei erfolgenden Biegungsbelastung der Lenker nicht ganz zu
vermeidenden Querverschiebung der Radachse infolge der beiderseitigen Anlenkung
jeder Achsbuchse am Rahmen praktisch kein Verkanten der Achslager zur Folge hat,
weil diese Art der Anlenkung praktisch nur eine in sich parallele Verschiebung der
Achse zusammen mit ihren Achsbuchsen zuläßt.
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Nun ist es andererseits bekannt, daß eine völlig freie Querverschiebbarkeit
der Radachsen auch gewisse Nachteile hat. Diese Querverschiebbarkeit bringt zwar
eine besonders wirksame Streckung des Sinuslaufs, hat aber die Übertragung von härteren
Seitenstößen auf den Wagenkasten zur Folge als bei federnder, gegebenenfalls auch
entgegen einer V orspannung möglicher Seitennachgiebigkeit der Radachsen. Um diesen
Nachteil auszuschalten, wird erfindungsgemäß ein Wiegendrehgestell verwendet mit
einer praktisch reibungslos arbeitenden Wiegenanlenkung am Drehgestellrahmen. Durch
die Verwendung einer Wiege und der gewählten Wiegenanlenkung werden die unerwünschten
Wirkungen des verhältnismäßig großen Axialspiels der Achslager ausgeschaltet, indem
eine Übertragung seitlicher Stöße auf den Wagenkasten praktisch ausgeschaltet wird.
Es können sich also bei der erfindungsgemäßen Konstruktion sowohl die Radachsen
gegenüber dem Drehgestellrahmen als auch der Drehgestellrahmen gegenüber dem Wagenkasten
ungehindert seitlich verschieben. Die Radachsen und in einem gewissen Grade auch
der Drehgestellrahmen können also ihren gestreckten Sinuslauf durchführen, während
der Wagenkasten gewissermaßen hiervon unbeeinflußt seine reine Längsbewegung beibehält.
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Abgesehen von dem Vorteil der größeren Laufruhe ergibt sich bei dem
Drehgestell gemäß der Erfindung auch noch der Vorteil einer geringeren Reibung und
damit eines geringeren Verschleißes im Betrieb.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher beschrieben. _. Abb. 1 zeigt ein Drehgestell gemäß der
Erfindung in Seitenansicht in schematischer Darstellung; Abb. 2 zeigt einen Teil
des Drehgestells gemäß Abb.1 in der Draufsicht; Abb. 3 zeigt ein Achslager des Drehgestells
in geschnittener, vergrößerter Darstellung.
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In den Abb. 1 und Abb. 2 ist mit 1 die Oberkante bzw. die Laufebene
einer Schiene angedeutet, auf der die Radsätze 2 und 3 laufen. Mit 4 und 5 sind
die Achsbuchsen dieser Radsätze bezeichnet, in denen sich die Rollenlager 27 der
Radachsen 6 und 7 befinden. Der Drehgestellrahmen 12 ist mittels der Federn 8, 9,
10 und 11 über die Achsbuchsen 4 und 5 auf den Radsätzen 2 und 3 abgestützt. Die
Achsbuchsen 4 und 5 sind außerdem in an sich bekannter Weise über in Längsrichtung
des Drehgestells liegende flache Blattfedern 13, 14 und 15, 16 am Drehgestellrahmen
12 angelenkt. Dabei sind die äußeren Blattfedern 13 und 16 am Drehgestellrahmen
12 in Längsrichtung nachgiebig befestigt, die Blattfedern 14 und 15 dagegen so,
daß jeweils das Ende der Blattfedern gegenüber dem Drehgestellrahmen 12 in Längsrichtung
festliegt.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind außerdem die Rollenlager 27
der Achsschenkel der Radachsen 6 und 7 so ausgebildet, daß die Achsschenkel und
damit die Radachsen 6 und 7 ein axiales Spiel von einigen Millimetern haben.
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In Abb. 3 ist die Achsbuchse 4 gemäß Abb. 1 und Abb. 2 vergrößert
dargestellt, wobei mit 6 die Radachse bezeichnet ist, mit 6' der Achsschenkel derselben
und mit 27 das Rollenlager, mittels dessen der Achsschenkel 6' in der Achsbuchse
4 gelagert ist. Die Rollen des Rollenlagers 27 laufen zwischen einem Innenring 17,
der fest auf dem Achsschenkel 6' sitzt, und einem Außenring 18, der in der Achsbuchse
4 ruht. In dem Innenring 17 und dem Außenring 18 sind Ringnuten eingearbeitet, die
als Laufbahnen für die Rollen dienen. Die Breite der Ringnuten im Außenring 18 entspricht
etwa der Länge der Rollen, so daß die Rollen im Rahmen der üblichen Toleranzen im
Außenring 18 laufen können, ohne dabei gegenüber demAußenring 18 axial verschiebbar
zu sein. Die Breite der Nuten auf dem Innenring 17 ist gemäß einem Merkmal der Erfindung
so groß bemessen, daß die Rollen auf dem Innenring 17 mit einem axialen Spiel von
einigen Millimetern laufen können.
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Schließlich ist noch die Wiege 19, die in bekannter Weise über Federn
25 am Drehgestellrahmen 12 abgestützt ist, über horizontal liegende Stangen 20 an
dem Drehgestellrahmen 12 angelenkt. Die Stangen 20 sind sowohl am Drehgestellrahmen
12 als auch an der Wiege 19 über elastische Gummischeiben 21 und 22 bzw. 23 und
24 gelenkig und in Zug- bzw. Druckrichtung etwas nachgiebig befestigt.
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Geschützt ist nur die Gesamtkombination sämtlicher einzeln bekannter
Merkmale des Patentanspruchs.