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Achslenker zum Führen der Radsätze von Schienen- und Straßenfahrzeugen
in Längs- und Querrichtung Die Erfindung betrifft einen Achslenker zum Führen der
Radsätze von Schienen- und Straßenfahrzeugen in Längs- und Querrichtung mit einer
am Fahrzeugrahmen gelagerten kurzen zylindrischen, mit ihrer Längsachse waagerecht
und quer zur Fahrtrichtung angeordneten Gummimetallhülse (Silentbloc) zum Übertragen
der Längskräfte und mit mindestens einem am Fahrzeugrahmen abgestützten Gummiblock
zum Übertragen der Querkräfte.
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Bei einem bekannten Achslenker ist zum übertragen der Querkräfte ein
waagerecht und quer zur Fahrtrichtung angeordneter Lenkhebel vorgesehen, der mit
einem Ende über einen Silentbloc am Fahrzeugrahmen und mit seinem zweiten Ende in
gleicher Weise am Achslenker befestigt ist. Dabei ergibt sich, daß der Achslenker
beim Durchfedern zwar am Fahrzeugrahmen praktisch wartungs- und verschleißfrei geführt
ist, daß jedoch die Achswelle des Radsatzes bzw. deren Achslager keine genau lotrechte
Bewegung, sondern einen Kreisbogen um die Anlenkstelle des Lenkhebels am Fahrzeugrahmen
ausführt.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bei anderen bekannten Achslenkern
jeweils die beiden querliegenden Lenkhebel der Achslenker eines Radsatzes durch
einen am Fahrzeugrahmen angelenkten, zu den Lenkhebeln schräggestellten Doppelhebel
verbunden, so daß eine Minderung der Bogenführung der Achslager in den Achslenkern
eintreten kann. Eine weitere Verbesserung der lotrechten Führung der Achslager mit
den Achslenkern eines Radsatzes wird durch eine Diagonalstrebe erzielt, die den
Achslenker mit einer koaxial zur Anlenkstelle am Rahmen angeordneten Hohlwelle verbinden.
Das Abstützen des Fahrzeuggewichtes erfolgt bei diesen bekannten Achslenkern über
eigene Achsfedern. Es ergibt sich daher für diese bekannten Achslenkerführungen
für die Radsätze mit ihren Federungen ein erheblicher Platzbedarf, wobei gerade
für die die Querführung übernehmenden Mittel der Platz zwischen den Drehgestellängsträgern
vorgesehen werden muß. Es sind zwar auch schon in Querrichtung steife Achslenker
bekannt, die keinen zusätzlichen Platz zwischen den Drehgestellängsträgern beanspruchen.
Sie sind jedoch mit metallischen Gleitführungen, die über Gummizwischenlagen am
Rahmen angebracht sein können, versehen, so daß der Vorteil einer wartungs- und
verschleißfreien Führung des Radsatzes verlorengeht.
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Demgegenüber besteht nun die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt,
darin, die bekannten wartungs- und verschleißfreien quersteifen Achslenker gemäß
dem Gattungsbegriff so zu verbessern, daß sie insbesondere innerhalb des Drehgestellrahmens
praktisch keinen Platz erfordern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
als Gummiblock ein bekannter Gummihohlkegelstumpf vorgesehen ist, der zwischen einem
am Fahrzeugrahmen und einem am Achslenker befestigten Abstützkörper vorgesehen und
mit seiner Längsachse senkrecht zu der durch die Längsachse der Gummimetallhülse
sowie die Mitte des Achslenkers gelegten Längsebene angeordnet ist. Es sind zwar
schon Achslenker bekannt, deren Federung von zwei ihrer äußeren Form nach einen
Gummihohlkegel darstellenden Federelementen gebildet wird. Dabei handelt es sich
jedoch um zwischen ebenen Abstützplatten vorgesehene Gummihohlfedern, die weder
erheblichen Belastungen gewachsen sind noch eine Übertragung von Querkräften ermöglichen,
so daß diese durch eine quersteife Lagerung des Achslenkers übertragen werden müssen
und somit eine Lösung der gestellten Aufgabe nicht möglich ist. Dieses gilt in gleichem
Maße auch für eine bekannte Achslagerführung mit zwei Gummihohlkegelstümpfen, da
diese lediglich einen Ersatz für eine übliche Achslagergleitführung bildet und nicht
in allen Fällen an Stelle einer Lenkerführung eingesetzt werden kann.
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Durch die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen wird insofern
,eine außerordentlich vorteilhafte Lösung der gestellten Aufgabe ermöglicht, als
damit die zusätzliche Federung jedes Achslagers völlig entfällt und außerhalb des
Bereiches des verhältnismäßig schmalen Achslenkers keine Einbauten im Drehgestellrahmen
erforderlich sind, so daß der
Raum zwischen den Längsträgern voll
für Getriebe, Motoren, Bremsen, Gelenkwellen od. dgl. zur Verfügung steht. Das Gewicht
eines Achslenkers mit Federung vermindert sich außerdem erheblich. Die Herstellung
ist sehr einfach und zeitsparend, da nur noch wenige einfach herzustellende Einzelteile
vorhanden sind, so daß auch eine beträchtliche Senkung der Herstellungskosten gewährleistet
wird. Bei entsprechender Ausbildung der bekannten Gummihohlkegelstümpfe kann eine
starke Dämpfung der im Betrieb auftretenden Stöße ohne einen zusätzlichen Stoßdämpfer
erzielt werden. Die Unempfindlichkeit gegenüber Überlastungen ist groß. Schließlich
kann durch Abstimmen der Hebellängen zwischen dem Silentbloc und der Achsmitte bzw.
der Achse des Gummihohlkegelstumpfes ohne Änderung der Federungseigenschaft des
Gummihohlkegelstumpfes jedes erforderliche Federspiel in lotrechter Richtung ermöglicht
werden.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen lotrechten Längsmittelschnitt durch
einen längs- und quersteifen Achslenker, bei dem der Gummihohlkegelstumpf zwischen
dem Stirnende des Fahrzeuges und der Achswelle des Radsatzes angeordnet ist, Abb.2
einen waagerechten Längsmittelschnitt durch den Achslenker nach Abb. 1 längs der
Linie II-II in Abb. 1, Abb.3 einen lotrechten Längsmittelschnitt durch einen längs-
und quersteifen Achslenker, dessen Gummihohlkegelstumpf zwischen der Achswelle des
Radsatzes und der Anlenkstelle des Achslenkers am Fahrzeugrahmen vorgesehen ist,
Abb.4 einen lotrechten Längsmittelschnitt durch einen weiteren längs- und quersteifen
Achslenker, dessen Anlenkstelle am Rahmen zwischen der Achswelle und dem Gummihohlkegelstumpf
angeordnet ist, Abb. 5 die Anwendung von Achslenkern nach den Abb. 1 und 2 für Schienenfahrzeuge
mit Losrädern in der Seitenansicht und Abb.6 die Anordnung nach Abb.5 in einem waagerechten
Längsschnitt längs der Linie VI-VI in Abb. 5.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb.1 und 2 ist der Achslenker
1 in einer lotrechten Längsebene schwenkbar an einem Fahrzeugrahmen 2, z. B. einem
Drehgestellrahmen, angelenkt. Der Fahrzeugrahmen 2 ist dabei in der Draufsicht gesehen
H-förmig ausgebildet und im Bereich des Achslenkers 1 in bekannter Weise hochgezogen.
Der Achslenker 1 ist mit seiner Längsachse waagerecht und in Fahrtrichtung angeordnet.
An seinem der Quermittelebene y des Fahrzeugrahmens 2 zugewandten Ende ist er mit
einer kurzen Büchse 3 mit zylindrischer Bohrung versehen, deren Längsachse waagerecht
und quer zur Fahrtrichtung verläuft. In der Bohrung der Büchse 3 des Achslenkers
1 ist eine bekannte kurze zylindrische Gummimetallhülse 4 (Silentbloc), bestehend
aus einer zylindrischen Außenhülse, einer konzentrisch angeordneten, ebenfalls.
zylindrischen Innenhülse und einem dazwischen mit Vorspannung eingepreßten Gummihohlzylinder,
mit ihrem Außenmantel fest angeordnet. Die Innenhülse der Gummimetallhülse 4 ist
fest auf einem Bolzen 5 gelagert, der seinerseits fest im Fahrzeugrahmen 1 gelagert
ist. Infolge ihrer geringen axialen Länge verhält sich die Gummimetallhülse 4 wie
ein beschränkt raumbewegliches Gelenk. Lediglich in Fahrzeuglängsrichtung ist die
Gummimetallhülse 4 infolge der verhältnismäßig geringen radialen Dicke des vorgespannten
Gummihohlzylinders praktisch unnachgiebig, so daß eine längssteife Führung der mit
ihrem Achslager 6 im Achslenker 1 gelagerten Achswelle 7 des Radsatzes erzielt wird.
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Um jedoch die zur Führung eines Radsatzes neben der Längssteifigkeit
des Achslenkers 1 erforderliche Quersteifigkeit zu gewährleisten, ist der Achslenker
1 über sein das Achslager 6 aufnehmendes Achslagergehäuse 8 hinaus in Fahrtrichtung
verlängert. Als Verlängerung ist ein waagerecht und in Fahrtrichtung angeordneter
Tragarm 9 vorgesehen, der eine lotrecht angeordnete Bohrung aufweist und gegenüber
dem Achslenker 1 bzw. dessen Achslagergehäuse 8 durch lotrechte Längsrippen 10 versteift
ist. Die Bohrung des Tragarmes 9 dient zum Aufnehmen eines Abstützkärpers 11, dessen
Abstützfläche kegelig ausgebildet ist und gegen den Fahrzeugrahmen 2 zugewandt in
eine waagerechte Ringfläche übergeht, die außen durch einen Ringkragen 13 begrenzt
ist. Auf dieser Abstützfläche liegt der Außenmantel eines Gummihohlkegelstumpfes
14 auf, der an seinem Außenmantel im Bereich seines größten Durchmessers einen zylinderringförmigen
Wulst 15
aufweist. Der zylindrische Außenmantel des Wulstes 15 wird dabei
teilweise von dem Ringkragen 13 des Abstützkörpers 11 umfaßt, um ein Herausquetschen
des Wulstes 15 bei Belastung zu vermeiden. Die dem Wulst 15 zugewandte Fläche 16
des Ringkragens 13 kann dabei zum Fahrzeugrahmen 2 hin kegelig erweitert sein, was
eine erhöhte Dämpfung zur Folge hat.
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Die innere Abstützfläche des Gummihohlkegelstumpfes 14 liegt auf einem
kegelstumpfförmigen, am Fahrzeugrahmen 2 befestigten Abstützkörper 17 auf, der im
Bereich der dem Fahrzeugrahmen 2 benachbarten Stirnfläche des Wulstes 15 mit einem
Ringflansch 18 versehen ist. Die Begrenzung der Abstützfläche des Ringflansches
18 für den Wulst 15 bildet wieder ein dem Ringkragen 13 des äußeren Abstützkörpers
11 entsprechender und den Außenmantel des Wulstes 15 teilweise umfassender Ringkragen
19. Der am Fahrzeugrahmen 2 befestigte innere Abstützkörper 17 weist an seiner zur
Schiene 20 gerichteten Spitze einen koaxialen Gewindezapfen 21 auf, auf den eine
sicherbare Bundmutter 22 aufgeschraubt ist, derart, daß zwischen der der Schiene
20 zugekehrten Stirnfläche des äußeren Abstützkörpers 11 und der zugewandten Stirnfläche
der Bundmutter 22 ein Abstand a bleibt, dessen Größe dem erforderlichen Federspiel
angepaßt ist.
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Durch den Gummihohlkegelstumpf 14 und die ihm zugeordneten Abstützkörper
11 und 17 ist der Achslenker 1 auch quersteif geführt, wobei der Gummihohlkegelstumpf
14 gleichzeitig die Federung des Achslagers 6 bildet. Die Anordnung des Gummihohlkegelstumpfes
14 und der ihn aufnehmenden Abstützkörper 11 und 17 erfolgt derart, daß seine Längsachse
senkrecht zu der durch die Längsachse der Gummimetallhülse 4 sowie die Mitte des
Achslenkers 1 gelegten waagerechten Längsebene x steht.
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Falls der Gummihohlkegelstumpf 14 für eine bestimmte Achslast im Durchmesser
zu groß wird, können für jeden Achslenker 1 auch zwei oder
mehrere
Gummihohlkegelstümpfe vorgesehen werden. Eine andere Möglichkeit, die Breite des
Achslenkers 1 in der Draufsicht im Bereich des Gummihohlkegelstumpfes 14 zu vermindern,
ist noch darin zu sehen, den Querschnitt der Abstützkörper 11 und 17 und des Gummihohlkegelstumpfes
14, der üblicherweise kreisringförmig ist, jeweils als elliptischen Ring auszubilden,
wobei dann die größere Hauptachse der Ellipse in Fahrtrichtung angeordnet ist.
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Der Achslenker 1 mit Tragarm 9 und Abstützkörper 11 kann als reine
Schweißkonstruktion, d. h. lediglich aus Walzstahl- oder Preßteilen gefertigt sein.
Für größere Stückzahlen kann jedoch auch eine Verbundkonstruktion aus Stahlguß-
und Walzstahlteilen vorgesehen werden. Im Beispielsfalle ist das Achslagergehäuse
8 mit seinem Tragarm 9 und die Büchse 3 zum Aufnehmen der Gummimetallhülse 4 jeweils
als Stahlgußteil mit Anschweißrippen ausgebildet und durch angeschweißte Walzstahlteile
23 verbunden. Bei Serienfertigung ist es auch möglich, den gesamten Achslenker 1
mit dem zugehörigen Abstützkörper 11 als Stahlgußstück zu fertigen (Abb. 3).
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb.1 und 2 ist der mögliche
Federweg des Achslagers 6 bzw. der Achswelle 7 des Radsatzes kleiner als der Federweg
des Gummihohlkegelstumpfes 14. Für größere Federwege bei einem Gummihohlkegelstumpf
14 mit gleicher Federcharakteristik ist das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 vorgesehen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der abstützende Gummihohlkegelstumpf
14 mit den zugehörigen Abstützkörpern 11 und 17 zwischen dem Achslagergehäuse 8
und der Gummimetallhülse 4 des Achslenkers 1 angeordnet. Der äußere Abstützkörper
11 für den Gummihohlkegelstumpf 14 ist dabei im Bereich des Achslagergehäuses 8
vorgesehen und bildet zusammen mit den übrigen Bestandteilen des Achslenkers 1 ein
Stahlgußstück. Als Gummihohlkegelstumpf 14 ist dabei der bekannte Gummihohlkegelstumpf
mit abgeplatteter Spitze 24 und einem im Bereich seines größten Durchmessers am
Außenmantel angeordneten zylinderringförmigen Wulst 15 vorgesehen. Zum Abstützen
der abgeplatteten, zur Schiene 20 gerichteten Spitze 24 des Gummihohlkegelstumpfes
14 ist der im Achslenker 1 vorgesehene Abstützkörper 11 mit einem eine mittlere
Bohrung aufweisenden Boden 25 versehen. Um ein Herabfallen des Achslenkers 1 beim
Anheben des Fahrzeugrahmens 2 zu vermeiden, ist in der Spitze des im wesentlichen
als Hohlkegelstumpf ausgeführten, am Fahrzeugrahmen 2 angeschweißten Abstützkörpers
17 ein koaxialer Gewindebolzen 26 befestigt, der durch die Durchbrechung der abgeplatteten
Spitze 24 des Gummihohlkegelstumpfes 14 und die Bohrung des Bodens 25 hindurchgreift
und am freien Ende mit einer sicherbaren Mutter 27 versehen ist.
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Es ist nun nicht notwendig, daß der oder die Gummihohlkegelstümpfe
14 im Bereich des Achslagers 8 vorgesehen werden. Es ist gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel
nach Abb.4 auch möglich, den Gummihohlkegelstumpf 14 im Fahrzeugrahmen 2 unterzubringen,
so daß sich ein sehr kurzer und leichter Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen ergibt.
Der Achslenker 1 ist dazu über die durch die Gummimetallhülse 4 gebildete Anlenkstelle
am Fahrzeugrahmen 2 hinaus verlängert und am freien Ende mit dem den Gummihohlkegelstumpf
14 von außen umfassenden Abstützkörper 11 verbunden, wobei die Stirnfläche mit dem
größeren Durchmesser und dem Ringkragen 13 der Schiene 20 zugewandt ist. Die Form
des Gumnühohlkegelstumpfes 14 entspricht dabei der Form des Gummihohlkegelstumpfes
14 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Abb. 1 und 2. Der kegelstumpfförmige Abstützkörper
17 ist am Boden 28 des Fahrzeugrahmens 2 befestigt und weist mit seinem Gewindezapfen
21 zur Oberseite des Fahrzeugrahmens. Er ist wiederum mit einer sicherbaren Bundmutter
22 versehen, um ein Abheben des äußeren Abstützkörpers 11 vom Gummihohlkegelstumpf
14 zu vermeiden.
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Der Federweg sämtlicher erfindungsgemäß ausgebildeter Achslenker 1
ergibt sich dabei aus dem möglichen Federweg des verwendeten Gummihohlkegelstumpfes
14 unter Berücksichtigung des Hebelverhältnisses b : c zwischen der Längsachse der
Achswelle 7 und der Längsachse der Gummimetallhülse 4 einerseits und zwischen der
Längsachse des Gummihohlkegelstumpfes 14 und derjenigen der Gummimetallhülse 4 andererseits.
Durch entsprechende Wahl des Gummihohlkegelstumpfes 14 und dieses Hebelverhältnisses
b : c iäßt sich jeder erforderliche Federweg erzielen.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Achslenker 1 ist indessen nicht nur
zur Führung von üblichen Radsätzen mit starrer Achswelle 7 anwendbar. Er kann ebenso
für Losräder 29 und einzeln aufgehängte Räder vorgesehen werden, wie dies in den
Abb. 5 und 6 dargestellt ist. Jedes Losrad 29 ist dabei zwischen zwei erfindungsgemäß
ausgebildeten Achslenkern 1, im Beispielsfall solchen nach dem Ausführungsbeispiel
gemäß Abb.1 und 2 vorgesehen und mit seinen Achsstummeln 30 in deren Achslagern
6 gelagert. Der der senkrechten Längsmittelebene z zugewandte Achsstummel 30 ist
über eine übliche teleskopartig ausgebildete Gelenkwelle 31 mit einem etwa symmetrisch
zur lotrechten Längsmittel ebene z des Fahrzeuges 2 angeordneten Kegelradgetriebe
32 mit oder ohne zusätzliches Differentialgetriebe verbunden. Aus den Abb. 5 und
6 ist deutlich der Vorteil des geringen Platzbedarfes der Achslenker 1 zu erkennen,
wie die ungehindert angeordnete, zangenartig wirkende Scheibenbremse 33 zwischen
den beiden Achslenkern 1 zeigt. Die Scheibenbremse 33 ist für den erfindungsgemäß
ausgebildeten Achslenker 1 insofern die vorteilhafteste Bremse, als damit beim Bremsen
kein zusätzlicher Schub oder Druck auf dessen Gummiteile 14 und 4 ausgeübt wird,
wie dies sonst nur mit der wesentlich schwereren doppelseitigen Klotzbremse möglich
ist.
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Für Straßenfahrzeuge kann, um ein einfaches Auswechseln der Räder
zu ermöglichen, jeweils, der äußere Achslenker wegfallen, zumal hierbei die Achslasten
üblicherweise auch viel geringer als bei Schienenfahrzeugen sind. Schutz wird nur
für die Kombination der im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale beansprucht; die Ansprüche
3 bis 5 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.