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Federnde Achslagerführung, insbesondere für Schienenfahrzeuge Die
Erfindung bezieht sich auf eine federnde Achslagerführung, insbesondere für Schienenfahrzeuge,
mit zwei seitlichen konsolartigen Tragarmen, die die Last vom Fahrgestellrahmen
über Schraubenfedern aufnehmen und bei der die Führung des Achslagers durch in die
Tragarme hineinragende Führungszapfen über im Raum zwischen Führungszapfen und Tragarm
vorgesehene Achshalter erfolgt.
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Bei einer bekannten Bauart dieser Gattung von Achslagerführungen wird
der federnde Achshalter aus Gummikissenpaaren gebildet, die spielfrei und kreuzweise
in einer im Tragarm vorgesehenen Hülse untergebracht, den Führungszapfen nahezu
in seiner gesamten Länge konzentrisch umgeben. Die Gummikissen sind hierbei auf
Stahlteile aufvulkanisiert. Diese Art Achslagerführung ist kompliziert und erfordert
einen erheblichen Aufwand an Kosten und Material. Außer diesem Nachteil ergeben
sich bei Anwendung dieser Konstruktionen insofern Schwierigkeiten, als die Federcharakteristik
der Gummikissen, durch unterschiedliche Materialqualitäten bedingt, die sich in
der Herstellung nicht immer vermeiden lassen, verschiedene Größen einnimmt, so daß
dadurch die auf den Radsatz einwirkenden Kräfte nicht einheitlich übertragen werden.
Im weiteren wirkt sich ungünstig aus, daß die Gummikissen infolge ihrer notwendigen
Länge und ihrer verhältnismäßig geringen Dicken der Beanspruchung auf Schub einen
erheblichen Widerstand entgegensetzen, so daß damit ein freies Durchschwingen des
Führungszapfens nur ungenügend erfolgen kann. Andere bekannte Achslagerführungen
sehen in Achshöhe zwischen der am senkrechten Hohlzapfen des Fahrgestellrahmens
geführten Führungsbuchse und der Tragbüchse eine aus elastischem Material bestehende
Manschette zur Dämpfung der Kräfte in axialer und radialer Richtung vor oder tragen
zur Beseitigung von durch vertikale Kräfte auftretenden Kippmomenten eine Gummischeibe
zwischen einer Führungsbuchse und dem mit einer zylindrischen Bohrung versehenen
Tragarm.
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Es sind auch Achslagerführungen bekannt, die aus der Kombination einer
üblichen Schraubenfeder mit einer speziell als Stützkraft dienenden, nahezu den
gesamten Raum innerhalb der Schraubenfeder ausfüllenden, mit oder ohne Stahlringe
versehenen Gummifeder gebildet sind. Dabei ist die zugleich auch den Radsatz führende,
zwischen Teilen am Achslagergehäuse einerseits und Teilen am Fahrzeugrahmen andererseits
befestigte Gummifeder so ausgebildet, daß mit dieser Kombination zweier verschiedener
Federn in erster Linie eine progressive Abfederung des Fahrzeuges erzielt wird,
die bei nicht schnellfahrenden Fahrzeugen mit großem Nutzlastanteil zweckmäßig ist.
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Allen diesen genannten Ausführungen haftet jedoch gemeinsam der Mangel
an, daß die Elastizität des Gummis keine befriedigende Achsführung mangels geringer
Steifigkeit in radialer bzw. axialer Richtung bieten kann, weil entsprechend den
in diesen Richtungen auftretenden Kräften ein Ausweichen des Radsatzes in den verschiedensten
Größenanordnungen möglich ist. Dies bewirkt bei schnellfahrenden Fahrzeugen eine
starke Verschlechterung der Laufruhe des Fahrzeuges, weil durch die horizontalen
Bewegungen der Achslager der Sinuslauf der Fahrgestelle zu starken Schwingungen,
insbesondere in Richtung quer zum Gleis, angeregt wird. Nachteilig ist weiterhin,
daß diese Einrichtungen den gesamten Raum innerhalb der Achsschraubenfedern ausfüllen,
so daß formenmäßig anders gestaltete, z. B. mit Rippen versehene Führungszapfen
nicht verwendet werden können.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden,
einen tellerförmigen Achshalter zu schaffen, der nur wenig materiellen Aufwand erfordert.
Diese Achshalter in Form von gewellten Tellerfedern verbinden die Führungszapfen
mit Teilen der Tragarme spielfrei. Diese einfache Ausführung hat jedoch zum Nachteil,
daß die Federcharakteristik für Längs- und für Querkräfte gleich ist. Entspricht
nämlich die Elastizität der Tellerfeder der gewünschten Nachgiebigkeit in der Längsrichtung,
so werden die unvermeidlichen, vom Gleis auf das Rand übertragenen Querstöße zu
hart auf das Fahrgestell weitergeleitet. Wird andererseits eine weichere Tellerfeder
vorgesehen, die der gewünschten Nachgiebigkeit in der Querrichtung entspricht, so
ist die Achsführung in Längsrichtung zu weich. Diese Ausführung weist ferner den
Nachteil auf, daß eine Auswechslung der Achshalter nur bei entlasteten Fahrgestellen
möglich ist.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden,
die Nachteile der bekannten Achslagerführungen zu vermeiden, so daß ein in seiner
Ausführung sehr einfacher Achshalter geschaffen wird, der auf denkbar kleinstem
Raum untergebracht werden kann, leicht austauschbar ist und eine unterschiedliche
Federcharakteristik in Längs- und Querrichtung des Fahrzeuges aufweist.
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Dies wird bei einer Achslagerführung der eingangs genannten Gattung
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem vertikalen Führungszapfen und
dem Achsbuchstragarm ein spiralförmig eng gewickelter, aus Bandstahl bestehender,
federnder Achshalter angeordnet ist, der vorteilhafterweise zwischen zwei Ringen
liegt, von denen der äußere Ring oval ausgebildet ist, wodurch die in Fahrzeugquerrichtung
resultierende Federcharakteristik eine größere Elastizität aufweist als die in Längsrichtung.
Die Verschiedenheit der Federcharakteristik des Achshalters wird dadurch erreicht,
daß der federnde Achshalter in Längsrichtung enger als in Querrichtung des Fahrzeuges
gewickelt ist. Die Anzahl der Windungen wird zweckmäßigerweise, damit keine Überbeanspruchung
der einzelnen Windungen erfolgt, durch den Federweg der Achsfederung bestimmt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der federnde Achshalter,
um eine gleichmäßige Verschiebung der einzelnen Windungen und damit auch eine gleichmäßige
Kraftübernahme durch die einzelnen Windungen bei auftretenden größeren Bewegungen
des Fahrgestellrahmens und somit der Führungszapfen in vertikaler Richtung zu garantieren,
mit Führungskegel oder Führungsstiften versehen werden, die unmittelbar Ober- und
unterhalb des Achshalters angebracht sind.
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An Stelle der Führungskegel können die Achshalter auch quer zu ihren
Windungen mit mindestens zwei sich gegenüberliegenden seitlichen Bohrungen (Langlöcher)
versehen werden, in denen Führungsstifte gleitend angeordnet sind, die mit ihrem
einen Ende wahlweise im inneren Ring oder im äußeren Ring drehbar gelagert sind.
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Diese raumsparende Konstruktion ermöglicht nach Lösen weniger Schrauben
ein schnelles Auswechseln der Achshalter, ohne das Fahrgestell entlasten zu müssen.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Hälfte der Achsanordnung eines Schienenfahrzeug-Drehgestelles
mit Achsschraubenfederung mit dem aus einem eng gewickelten Metallband bestehenden
Achshalter im Schnitt, F i g. 2 den Achshalter nach F i g. 1 in der Draufsicht,
F i g. 3 einen Ausschnitt nach F i g. 1 mit Führungskegeln an dem Führungszapfen
und einer Distanzbuchse, F i g. 4 einen Ausschnitt aus F i g. 1 mit Führungsstiften
innerhalb des Achshalters, F i g. 5 die Draufsicht auf die Achslagerführung nach
F i g. 4, F i g. 6 eine Einzelheit nach F i g. 5.
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Die F i g. 1 zeigt die rechte Hälfte der Achsanordnung eines betriebsfertigen
Fahrzeuges. Im dargestellten Zustand sind die Achshalter 10 in vertikaler
Richtung nicht beansprucht, da die Last von den Schraubenfedern 2 aufgenommen
wird. Der Fahrgestellrahmen 1 stützt sich unter Zwischenschaltung der Schraubenfedern
2, die auf Federtellern 3 und 3' und den Gummiringen 4 ruhen, auf den Tragarmen
5 des Achslagergehäuses 6, in welchem der Radsatz 7 gelagert ist, ab. Die mit dem
Federteller 3 am Fahrgestellrahmen 1 beidseitig der Achsmitte befestigten Führungszapfen
8 ragen durch die Bohrungen 9 der Tragarme 5 des Achslagergehäuses 6 hindurch. Die
aus eng gewickelten Metallbändern bestehenden Achshalter 10 werden zum Zweck der
besseren Montage von inneren Ringen 11 und äußeren Ringen 12 aufgenommen
und gehalten und in horizontaler Richtung durch die Tragarme 5 und die Führungszapfen
8
spielfrei begrenzt.
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In vertikaler Richtung dienen als Führungsflächen für die Achshalter
10 einmal nach oben die Ansätze 13 am Tragarm 5 sowie die Ansätze 14 an den
Führungszapfen 8 und zum anderen nach unten die Auflageringe 15, welche durch
Schrauben 16 an den Tragarmen 5 befestigt sind, und die Distanzbuchsen 17,
die durch Unterlegscheiben 18 und Muttern 19 gehalten werden. Der Federweg der Schraubenfedern
2 und damit auch der Achshalter 10 ist nach unten durch den Abstand zwischen den
Anschlägen 20 am Führungszapfen 8 und den Gummiringen 4,
nach
oben durch den Abstand zwischen den Unterlegscheiben 18 und den Auflageringen 15
an den Tragarmen 5 des Achslagergehäuses 6 begrenzt. Bei auftretenden stärkeren
Belastungen werden die Achshalter 10, da sie zu den Schraubenfedern 2 parallel geschaltet
sind, über den Führungszapfen 8 beansprucht und übernehmen einen geringen Teil der
zusätzlichen vertikalen Belastung. Bei Aufschaukelung des Fahrzeuges werden die
Achshalter 10 in entgegengesetzter Richtung beansprucht und wirken somit
als Dämpfer, die beruhigend auf vertikale Schwingungen des Fahrzeuges Einfluß nehmen.
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Die Wickelung und äußere Form des Achshalters 10 gemäß F i g. 2 kann
entsprechend der zu übertragenden kleinen oder großen sowie zur Übertragung unterschiedlicher
Kräfte in Längs- und Querrichtung unter Berücksichtigung für langsam- oder schnellfahrende
Fahrzeuge unterschiedlich ausgeführt werden, indem der Achshalter 10 mit den ihn
umgebenden Ringen 11 und 12 oval gestaltet ist. Damit ist gewährleistet, daß in
Fahrzeuglängsrichtung wirkende Kräfte unelastisch oder wenig elastisch, dagegen
solche in Fahrzeugquerrichtung einwirkende Kräfte wenig elastisch oder elastisch
übertragen werden können.
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In Fig.3 und 4 sind Ausführungsbeispiele einer Einrichtung gezeigt,
die zwangläufig jede Bewegung der Führungszapfen 8 in vertikaler Richtung auf die
einzelnen Windungen der Achshalter 10 gleichmäßig überträgt. Die Führungskegel 21
gemäß F i g. 3 sind hierzu oberhalb der Achshalter 10 mit den Führungszapfen
8 und unterhalb der Achshalter 10 mit den Distanzbuchsen 17 fest verbunden.
Bei Bewegungen in vertikaler Richtung wird durch die Führungskegel 21 eine gleichmäßige
Verschiebung der einzelnen Windungen der Achshalter 10 erreicht. Der Winkel
zwischen den Führungskegeln 21 und den Achshaltern 10 wird durch den größten
Federweg in vertikaler Richtung bestimmt. Entsprechend der Größe des Federweges
werden für die Achshalter 10 mehr oder weniger Windungen benötigt.
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Die Führungsstifte 22 entsprechend F i g. 4 sind . mit einem kugelförmigen
Kopf 23 versehen. Die Führungsstifte 22 sind drehbar, vorteilhafterweise paar-und
kreuzweise
einmal in den inneren Ringen 11 und in den äußeren Ringen 12 gelagert und werden
in den ihnen zugeordneten Bohrungen 24 gemäß F i g. 6 (Einzelheit Z) in den Achshaltern
10 geführt. Die Länge der Führungsstifte 22 ist vom inneren und äußeren Durchmesser
der Achshalter 10 abhängig. Bei vertikaler Belastung der Schraubenfedern 2 und somit
auch der Achshalter 10 nehmen die Führungsstifte 22 entsprechend dem Federweg zwangläufig
eine Schräglage ein und ermöglichen somit eine gleichmäßige Verschiebung aller Windungen
der Achshalter 10. Der Durchmesser der Bohrungen 24 (Langlöcher) im
Achshalter 10 zur Aufnahme der Führungsstifte 22 ist abhängig vom größten
Federweg der Achshalter 10 in vertikaler Richtung. Zur drehbeweglichen Lagerung
der Führungsstifte 22 sind in den inneren Ringen 11 oder den äußeren Ringen 12 entsprechende,
hier nicht näher beschriebene Lagerstellen vorgesehen.
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Die Montage der Achshalter 10 geschieht auf folgende Art und Weise:
Das Lösen der Muttern 19 und der Schrauben 16 ermöglicht die Entfernung der Auflageringe
15, der Unterlegscheiben 18 und der Distanzbuchsen 17. Der Achshalter 10 kann nunmehr
nach unten mühelos herausgenommen werden. Der Einbau erfolgt in entgegengesetzter
Reihenfolge.