DE1104548B - Wiegenfederung fuer zwei- oder mehrachsige Drehgestelle von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Wiegenfederung fuer zwei- oder mehrachsige Drehgestelle von Schienenfahrzeugen

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DE1104548B
DE1104548B DEW18858A DEW0018858A DE1104548B DE 1104548 B DE1104548 B DE 1104548B DE W18858 A DEW18858 A DE W18858A DE W0018858 A DEW0018858 A DE W0018858A DE 1104548 B DE1104548 B DE 1104548B
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DE
Germany
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cradle
bogie
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suspension
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DEW18858A
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English (en)
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Hans Dieling
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Wegmann and Co GmbH
Original Assignee
Wegmann and Co GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/04Bolster supports or mountings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)

Description

  • Wiegenfederung für zwei- oder mehrachsige Drehgestelle von Schienenfahrzeugen Es sind Wiegenfederungen für zwei- oder mehrachsige Drehgestelle von Schienenfahrzeugen bekannt mit quer zur Fahrtrichtung liegenden zweiarmigen Hebeln, von denen jeder mit dem einen Arm durch einen Lenker mit dem Wagenkastengestell oder dem Wiegebalken verbunden ist und die mit dem anderen Arm durch eine Schraubenfeder miteinander gekuppelt sind. Bei diesen bekannten Wiegenfederungen wird erreicht, daß eine Belastung auf einer Seite zusätzliche Kräfte auf der anderen Seite hervorruft. Es sind ferner sogenannte Wankstützen bekannt, durch die Kippbewegungen des Fahrzeugkastens verhindert werden, ohne die Vertikalbewegungen des Fahrzeugkastens zu hindern. Diese Wankstützen bestehen aus zweiarmigen Hebeln, die mit ihrem Scheitel an dem auf einem Radsatz abgestützten Rahmen gelagert sind, jeweils mit dem einen der beiden Hebelarme am Wagenkasten angreifen und an den beiden anderen freien Hebelenden durch einen sowohl bei Zug- als auch bei Druckbeanspruchung federnden Lenker verbunden sind. Es ist ferner bekannt, den Drehgestellrahmen gegenüber den Radsätzen durch Winkelhebel abzustützen, die im Drehgestellrahmen gelagert sind, wobei sich der eine Schenkel des Winkelhebels gegen eine horizontal in der Längsrichtung des Fahrzeuges liegende Federung abstützt und der andere Schenkel des Achslagergehäuses bildet bzw. trägt und damit den Anschluß an die Radachse herstellt. Bekannt ist es auch, für die Wiegenfederung Winkelhebel zu verwenden, wobei die Wiegenfedern in Längsrichtung der Drehgestelle angeordnet sind.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Wiegenfederung für zwei- oder mehrachsige Drehgestelle von Schienenfahrzeugen, bei der die Wiegenfedern horizontal und quer zur Wagenlängsrichtung angeordnet sind, wobei erfindungsgemäß zur Abstützung der Wiege auf dem Drehgestellrahmen an sich bekannte zweiarmige Winkelhebel dienen, die so angeordnet sind, daß der annähernd waagerecht liegende Schenkel jedes Winkelhebels Drehgestell und Wiege gegeneinander abstützt, während der annähernd senkrecht stehende Schenkel über Zug- oder Druckstangen die Wiegenfeder belastet, die sich gegen Widerlager am Drehgestell oder an der Wiege abstützt. Durch diese Anordnung wird ein besonders günstiger Winkelhebeieffekt und insbesondere eine besondere Stabilität gegen das Wanken des Wagenkastens erzielt. Besonders vorteilhaft ist es, die Zug- oder Druckstangen, wie ebenfalls an sich bekannt, über einen zweiarmigen Hebel in der Wagenmitte so miteinander zu verbinden, daß sie sich quer zur Wagenachse in entgegengesetzte Richtungen verschieben. Der mittlere Drehpunkt jedes Winkelhebels kann ferner mittels einer Abstützrolle auf einer schiefen Ebene oder einer Kurvenbahn derart gelagert sein, daß die durch die Schwenkbewegungen des nahezu waagerecht liegenden Schenkels bewirkten Änderungen in der Höhenlage zwischen Wiege und Drehgestell entgegengesetzt ebenso groß sind wie die durch das Auflaufen und die schiefen Ebenen oder Kurvenbahnen bedingte Änderung in der Höhenlage. Dadurch werden bei seitlichen Verschiebungen zwischen Wiege und Drehgestell Rückstellkräfte erzeugt.
  • Die Anordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die bei Drehgestellen üblicher Bauart bisher erforderlichen Schwingpendel mit Schaken, Schakensteinen, Pendelmuttern, Sattelscheiben und die Federtröge entfallen können. Die Rückstellkurven können schiefe Ebenen oder Kurvenbahnen sein, je nach der gewünschten Rückstellkraft oder der Größe des vorhandenen Wiegenspiels und der Winkelübersetzung. Durch die Verbindung der Winkelhebel mittels Zug-oder Druckstangen, die über einen zweiarmigen Hebel in .der Wagenmitte miteinander verbunden sind, wird erreicht, daß die Winkelhebel zwangläufig spiegelbildlich gleiche Bewegungen ausführen. Dies hat den Vorteil, daß Wankkräfte eine gleichsinnige Bewegung der beiden Hebelarme, auf die sich die Wiege abstützt, bewirken, so daß die Wankkräfte ebenso wie einseitige vertikale Belastungen in vertikale Wiegenbewegungen umgesetzt werden.
  • Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den Abb. 1 bis 8 dargestellt.
  • Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Schnitt senkrecht zur Wagenlängsachse, bei dem die Drehpunkte der Winkelhebel auf Kurvenbahnen gelagert sind; Abb. 2 zeigt die Verbindung der beiden Winkelhebel durch einen zweiarmigen Hebel in der Draufsicht; Abb. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Drehpunkte der Winkelhebel gleichfalls auf Kurvenbahnen gelagert sind, jedoch mit einer anderen Lage der Winkelhebel; Abb.4 zeigt wieder die Verbindung der Winkel-1lebel der Anordnung nach Abb. 3 in der Draufsicht; Abb.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Drehpunkte der Winkelhebel auf schiefen Ebenen gelagert sind; Abb.6 zeigt wieder. in der Draufsicht die Verbindung der beiden Winkelhebel miteinander; Abb. 7 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Drehpunkte der Winkelhebel gleichfalls auf schiefen Ebenen gelagert sind, jedoch mit anderer Lage der Winkelhebel; Abb. 8 zeigt wieder in der Draufsicht die Verbindung der Winkelhebel miteinander.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2 stützt .ich die Wiege 1 auf die beiden Schenkel 2 von zwei Winkelhebeln ab, deren Drehpunkte über Abstützrollen 3 auf muldenförmigen Rückstellbahnen 9 gelagert sind. Jede Kurvenbahn 9 ist am Drehgestellrahmen 14 befestigt. An den senkrecht stehenden Schenkeln der Winkelhebel sind an Anlenkpunkten 5 die Zugstangen 6 für die Wiegenfedern 7 angebracht. Die Wiegenfedern 7 sind zwischen den an der Wiege 1 befestigten Federwiderlagern 16 und den an den Zugstangen 6 angebrachten Federtellern 15 angeordnet. Die Höhenregulierung des Wagenkastens und damit die Regulierung der Pufferhöhe kann mittels der leicht zugänglichen Spannmuttern 8 der Zugstangen 6 erfolgen. Wie Abb.2 zeigt, können die beiden Zugstangen 6 der in der gleichen Querebene liegenden zueinander gehörigen Winkelhebel durch ein Gestänge, das aus den beiden Verbindungsstangen 11 und dem Umlenkhebe112 besteht, so miteinander verbunden sein, daß die Winkelhebel zwangläuüg spiegelbildlich gleiche Bewegungen ausführen.
  • Während bei der Ausführungsform nach Abb.1 und 2 die Winkelhebel außerhalb des Drehgestellrahmens 14 gelagert und die tragenden Schenkel nach innen gerichtet sind, sind bei der Ausführungsform nach Abb.3 und 4 die Winkelhebel innerhalb des Drehgestellrahmens 14 gelagert und die tragenden Schenkel der Winkelhebel nach außen gerichtet. In der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 sind die Teile, die den gleichen Teilen bei der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Strichpunktiert sind in Abb. 3 verschiedene weitere mögliche Federanordnungen eingezeichnet. Die Wiegenfeder kann, wie auf der linken Seite dargestellt, bei Verwendung eines zweiarmigen gestreckten Hebels annähernd senkrecht oder, wie auf der rechten Seite dargestellt, bei Verwendung eines Winkelhebels, dessen beide Schenkel einen stumpfen Winkel bilden, schräg angeordnet sein.
  • Besonders vorteilhaft ist aber die waagerechte Anordnung der Wiegenfedern 7. Bei dieser Anordnung sind entsprechend der entgegengesetzten Bewegung der Winkelhebel die Federteller 15 unmittelbar an den senkrechten Schenkeln angelenkt, während sich die nach innen zu gerichteten Enden der Federn gegen mit der Wiege 1 verbundene Widerlager 16 abstützen. Wie Abb. 4 zeigt, kann in diesem Fall das die beiden Winkelhebel verbindende Gestänge, das wieder aus den Verbindungsstangen 11 und einem Umlenkhebel 12 besteht, an Verlängerungen der senkrechten Schenkel der Winkelhebel angelenkt sein. Der Umlenkhebel 12 ist bei beiden Ausführungsformen am Drehzapfen 13 des Wagenkastens gelagert. Bei den beiden Ausführungsformen nach Abb.l bis 4 ist die Kurvenbahn 9 so muldenförmig gestaltet, daß bei den Querverschiebungen zwischen Wiege 1 und Drehgestellrahmen 14, die durch das Spiel der Räder zwischen den Schienen und durch die horizontalen Wagenquerbewegungen bewirkt werden, sich die mittlere Abstützrolle 3 beim Verlassen der Ruhelage hebt, so daß die muldenförmigen Kurvenbahnen 9 Rückstellkräfte erzeugen und somit die gleiche Wirkung haben wie die üblichen Pendelaufhängungen.
  • Abb. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei .der die festen Widerlager der Wiegenfedern 7 nicht mit der Wiege 1, sondern mit dem Drehgestellrahmen 14 verbunden sind.
  • Im übrigen entspricht diese Ausführungsform im wesentlichen der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2. Man kann hier bezüglich der Querbewegungen zwischen Drehgestell und Wiege 1 die Anlenkpunkte 5 als feste Drehpunkte betrachten. Wären die mittleren Abstützrollen 3 auf horizontalen Flächen gelagert, so würden bei einer Querverschiebung zwischen Drehgestellrahmen 14 und Wiege 1 die Auflagepunkte 4 der tragenden Schenkel sich auf Kreisbogen um die Drehpunkte 5 bewegen, d. h., es würde sich jeweils der Auflagepunkt 4 auf der einen Seite senken und auf der anderen Seite heben. Die Querverschiebungen würden daher Wankbewegungen des Wagenkastens zur Folge haben.
  • Um dies zu vermeiden, sind die Abstützrollen 3 der Winkelhebel auf schiefen Ebenen 10 gelagert, deren Neigung so bemessen ist, daß durch die Änderung der Höhenlage der Abstützrollen 3 die Änderung der Höhenlage der Auflagepunkte 4 an den Schenkeln kompensiert wird, so daß sich die Auflagepunkte 4 bei Querbewegungen annähernd horizontal verlagern. Diese Ausbildung der Drehpunktlagerung kann mit den Kurvenbahnen, wie sie in Abb. 1 bis 4 dargestellt sind, auch so kombiniert werden, daß sich bei den Querbewegungen dieAuflagepunkte4 in gleicherweise heben, so daß wieder Rückstellkräfte erzeugt werden, durch die die Wiege 1 in der Mittellage zum Drehgestellrahmen 14 gehalten wird. Der Umlenkhebel 12 kann in diesem Fall am Drehgestellrahmen 14 gelagert sein.
  • Abb. 7 und 8 zeigen eine entsprechende Anordnung, wobei die mittleren Abstützrollen 3 der Winkelhebel wieder innerhalb des Drehgestellrahmens 14 gelagert sind wie bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4. Die schiefen Ebenen 10, auf denen die Abstützrollen 3 gelagert sind, haben wieder die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform nach Abb. 5 und 6, sind jedoch entsprechend der umgekehrten Lage der Winkelhebel hier mit entgegengesetzten Neigungen angeordnet. Die Wirkungsweise der Vorrichtungen nach Abb. 1 bis 8 ist folgende: A. Gleichmäßige vertikale Belastung Bei einer vertikalen Belastung stützt sich die Wiege 1 über die Auflagepunkte 4 auf den Abstützrollen 3 ab. Die horizontal liegenden Schenkel 2 der Winkelhebel werden so weit nach unten gedrückt, bis die Reaktionskraft der Wiegenfedern 7 der Belastung das Gleichgewicht hält.
  • B. Einseitige vertikale Belastung Bei einer einseitigen vertikalen Belastung der Wiege 1 wirken über das Verbindungsgestänge 11, 12 beide Wiegenfedern 7 der Belastung entgegen. Da beide Winkelhebel spiegelbildlich gleiche Bewegungen ausführen, d. h. sich beide Schenkel 2 nach unten bewegen, bis die Belastung durch die Reaktionskraft der Wiegenfedern 7 ausgeglichen ist, werden auch bei einseitiger vertikaler Belastung beide Federn gleichmäßig beansprucht, und Wiege und Wagenkasten behalten ihre horizontale Lage bei.
  • C. Horizontale Wagenquerbewegung Bei einer horizontalen Querkraft; die auf den Wagenkasten oder die Wiege 1 wirkt, findet eine Verschiebung der Wiege 1 in Richtung dieser Kraft statt. Die Abstützrollen 3 der Winkelhebel 2 werden aus ihrer Mittelstellung heraus auf den Kurvenbahnen 9 bewegt, deren Laufflächen, von der Mittelstellung ausgehend, durch leichtes Anheben der Hebeldrehpunkte die gewünschten Rückstellkräfte erzeugen. DieseRückstellkräfte bringen die Wiege 1 und damit den Wagenkasten wieder in seine Mittelstellung. Bei den Ausführungsformen nach Abb. 5 bis 8, bei denen die Wiegenfedern 7 im Drehgestellrahmen 14 angeordnet sind, ist, wie bereits erläutert, die Höhenänderung der Auflagepunkte 4, die durch Querbewegungen hervorgerufen werden könnte, durch die schiefen Ebenen 10 kompensiert. Zusätzlich kann diesen Auflageflächen eine solche Form gegeben werden, daß auch hier wieder Rückstellkräfte auftreten, die den Wagenkasten wieder in seine Mittelstellung bringen.
  • D. Seitenkräfte Bei Wankbewegungen wird die eine Drehgestellseite durch eine Seitenkraft mehr belastet und die andere Seite um diese Kraft entlastet. Durch das Verbindungsgestänge 11, 12 werden die Seitenkräfte, ebenso wie vorher bei einseitig wirkenden Belastungen, in eine gleichmäßige senkrechte Kraft umgewandelt, so daß Wankbewegungen des Wagenkastens ausgeschaltet sind.
  • Die Anordnung gemäß der Erfindung hat somit den Vorteil, daß zur Aufnahme der Querbewegung des Wagenkastens keine Pendelaufhängungen erforderlich sind, sondern diese Bewegungen von der Wiegenabstützung selbst aufgenommen werden, die gleichzeitig auch die erforderlichen Rückstellkräfte erzeugt. Ferner können infolge des Winkelhebeleffektes die bekannten hydraulischen Dämpfungen für die Wiege entfallen. Die Erfindung ermöglicht es daher, ein vollkommen mit Schraubenfedern ausgerüstetes Drehgestell ohne jegliche hydraulische oder sonstige Dämpfung zu bauen. Gleichzeitig wird eine hohe Stabilität gegen Wankkräfte erzielt und Neigungen des Wagenkastens infolge der Wankkräfte oder durch einseitige Belastung vermieden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRCYCHE: 1. Wiegenfederung für zwei- oder mehrachsige Drehgestelle von Schienenfahrzeugen, bei der die Wiegenfedern horizontal und quer zur Wagenlängsrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Wiege (1) auf dem Drehgestellrahmen (14) an sich bekannte zweiarmige- Winkelhebel dienen, die so angeordnet sind, daß der annähernd waagerecht liegende Schenkel (2) jedes Winkelhebels Drehgestell und Wiege gegeneinander abstützt, während der annähernd senkrecht stehende Schenkel über Zug-oder Druckstangen (6 bzw. 15) die Wiegenfeder (7) belastet, die sich gegen Widerlager (16) am Drehgestell oder an der Wiege abstützt.
  2. 2. Wiegenfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug- oder Druckstangen in an sich bekannter Weise über einen zweiarmigen Hebel (12) in der Wagenmitte so miteinander verbunden sind, daß sie sich quer zur Wagenachse in entgegengesetzte Richtungen verschieben.
  3. 3. Wiegenfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Drehpunkt jedes Winkelhebels mittels einer Abstützrölle (3) auf einer schiefen Ebene (10) oder Kurvenbahn (9) derart gelagert ist, daß die durch die Schwenkbewegungen des nahezu waagerecht liegenden Schenkels bewirkten Änderungen in der Höhenlage zwischen Wiege und Drehgestell entgegengesetzt ebenso groß sind wie die durch das Auflaufen auf die schiefen Ebenen bedingte Änderung in der Höhenlage. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 275 094, 467 191, 559 342, 619 300, 641915, 666 912, 824 645; schweizerische Patentschriften Nr. 54245, 185 027; französische Patentschrift Nr. 1032 452; britische Patentschrift Nr. 110 681; USA.-Patentschriften Nr. 1916 139, 2 284 696, 2703924.
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