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Drehgestell für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein
Drehgestell für Schienenfahrzeuge, bei dem der Fahrzeugkasten mittels eines an ihm
befestigten Querträgers und ausschwenkbarer Kastenstützkörper an einer am Drehgestellrahmen
querpendelnd aufgehängten und an diesem in Querrichtung geführten Wiege abgestützt
ist, wobei der Fahrzeugkasten nur in Längsrichtung mit dem Drehgestellrahmen gekuppelt
ist.
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Eine derartige Abstützung des Fahrzeugkastens mittels Pendelwiegen
auf dem Drehgestell gestattet eine Querverschiebung zwischen Fahrzeugkasten und
Drehgestell und macht außerdem eine Drehbewegung zwischen Drehgestell und Kasten
möglich, wie sie beim Durchfahren von Gleiskrümmungen auftritt. Bei den normalen
Wiegeanordnungen ist die Wiege in dem Drehgestellrahmen meist nur quer verschiebbar
geführt, während sie mit dem Fahrzeugkasten bzw. dessen Querträger über einen reellen
oder ideellen Drehzapfen verbunden ist, so daß zwischen Fahrzeugkasten und Wiege
nur Drehbewegungen auftreten können. Bei einfachen Drehgestellen dieser Bauart sind
zwischen dem Kastenquerträger und den zur Abstützung des Kastens auf die Wiege vorgesehenen
Kastenstützfedern Gleitplatten oder andere Lagerorgane zur Aufnahme der Verdrehungen
zwischen Kasten und Drehgestell vorgesehen. Bei Verwendung von Blattfedern sind
deren Federbunde fest mit der Wiege verbunden.
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Bei anderen Drehgestellen der obenerwähnten Art werden ausschwenkbare
Stützkörperstelzen verwendet, die sich mit einem Gelenkpunkt auf die Wiege und mit
zwei in Längsrichtung des Fahrzeugkastens hintereinander angeordneten Gelenk-Stützpunkten
auf den Querträger des Fahrzeugkastens abstützen; bei einer Drehung zwischen Drehgestell
und Fahrzeugkasten löst sich jeweils einer der oberen Stützpunkte der Stelzen von
seiner Gegenfläche, wobei sich die wirksame Abstützhöhe der Stelze etwas vergrößert
und dadurch eine Rückstellkraft zustande kommt. Zur Aufnahme der Stoßkräfte sind
in den Gelenkstützpunkten der Stelzen Gummischalen angeordnet. Unterhalb der ersten
Wiege, welche die unteren Gelenkstützpunkte der Stelzen trägt, ist mit einem Abstand
ein zweiter Querbalken angeordnet, auf dem sich der obere Querbalken der Wiege mit
Schraubenfedern abstützt, welche nur senkrechte Kräfte übertragen; dieser untere
Wiegebalken ist über Pendel an dem Drehgestellrahmen aufgehängt.
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Die Verwendung der Abstützstelzen hat den Zweck, die bei Drehbewegungen
des Drehgestelles gegenüber dem Fahrzeugkasten auftretenden Rückstellkräfte bei
kleinen Drehausschlägen zunächst rasch mit der Größe des Ausschlagwinkels anwachsen
zu lassen; bei größeren Ausschlägen - d. h. beim Durchfahren üblicher Gleiskrümmungen
- sollen die Rückstellkräfte nur noch wenig zunehmen, so daß die beim Lauf in der
Geraden auftretenden Schlingerbewegungen rasch gedämpft werden, bei Kurvenfahrt
dagegen sich nur mäßige Spurkranzanlaufdrücke ergeben.
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Diese bekannte Wiegenabstützung des Fahrzeug kastens auf einem Drehgestell
hat jedoch einen verwickelten Aufbau und ist dementsprechend teuer; der mit dem
Kastenquerträger verbundene Drehzapfen, um den der obere Wiegenquerträger und der
unter ihr liegende zusätzliche Wiegenbalken geschwenkt werden können, muß eine relativ
große Höhe haben, und die aus zwei übereinander liegenden Baugliedern bestehende
Wiege nimmt einen erheblichen Raum innerhalb des Drehgestelles in Anspruch, was
den Einbau von Motoren oder anderen Ausrüstungsteilen in das Drehgestell erheblich
erschwert.
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Bei mittleren, quer zum Fahrzeugkasten verschiebbaren Drehgestellen
eines durch äußere oder Enddrehgestelle geführten Schienenfahrzeugs hat man bereits
die Wiege nicht nur gegenüber dem Drehgestellrahmen, sondern auch gegenüber dem
Fahrzeugkasten querverschiebbar angeordnet, um die gesamte, in engen Gleiskrümmungen
relativ große Querverschiebebewegung in zwei kleinere Schiebebewegungen aufzuteilen,
von denen die eine durch die pendelnde Aufhängung der Wiege am Drehgestellrahmen,
die
andere durch elastische Abstützglieder zwischen Wagenkasten und Wiege aufgenommen
wird.
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Zur Abstützung des Fahrzeugkastens auf der Wiege werden Gummifedern
benutzt. Bei dieser Anordnung können - selbst wenn die Beanspruchung der Gummifedern
in Richtung der Querverschiebung der Wiege gegenüber dem Fahrzeugkasten durch vorgespannte
Rückstellfedern begrenzt wird - unerwünscht hohe Längs- und Querbeanspruchungen
der Gummifedern zusammentreffen; für Drehgestelle, die größere Schwenkbewegungen
gegenüber dem Fahrzeugkasten ausführen, ist eine derartige Anordnung infolgedessen
nicht zweckmäßig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Drehgestellanordnung
der eingangs erwähnten Art die Kastenabstützung weitgehend zu vereinfachen, dadurch
auch die Wartungskosten herabzusetzen, und durch die Wiegenkonstruktion möglichst
wenig Einbauraum im Drehgestell in Anspruch zu nehmen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Abstützkörper
für den Fahrzeugkasten in an sich bekannter Weise Gummifedern dienen, die einerseits
mit dem Kastenquerträger, anderseits mit der gegenüber dem Kastenquerträger verschwenkbaren,
jedoch in Querrichtung unverschiebbaren Wiege fest verbunden sind, so daß sie die
bei einer Drehung des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugkasten auftretende Drehbewegung
ausschließlich durch Schubverformungen aufnehmen.
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Bei dieser Anordnung nehmen die den Kasten auf die Wiege abstützenden
Gummifedern nur die bei Verdrehbewegungen des Drehgestelles gegenüber dem Kasten
auftretenden Beanspruchungen auf, nicht aber zusätzliche Beanspruchungen in Querrichtung;
sie können deshalb für diese Aufgabe besonders günstig ausgelegt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Drehgestellausbildung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Drehgestelle, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Es zeigt F i g. 1 das
Drehgestell des ersten Ausführungsbeispiels in der Seitenansicht, F i g. 2 das Drehgestell
in der Draufsicht, F ig . 3 den Mittelquerschnitt durch das Drehgestell, F i g.
4 den mittleren Teil des Kastenquerträgers in der Draufsicht, F i g. 5 die Wiegenfederung
in der Seitenansicht und in deformiertem Zustand, F i g. 6 eine andere Ausführungsart
der Wiegenfedern, F i g. 7 das Drehgestell des zweiten Ausführungsbeispiels in der
Seitenansicht, F i g. 8 das Drehgestell in der Draufsicht, F i g. 9 den Mittelquerschnitt
durch das Drehgestell, F i g. 10 die Wiegenfedern im Grundriß und in deformiertem
Zustand.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel trägt der Fahrzeugkasten 1 seitlich
seiner Drehgestelle Stützen 2, mit denen der unterhalb des Drehgestellrahmens 3
angeordnete Kastenquerträger 4 verschraubt ist. Die federnde Abstützung des
Drehgestellrahmens 3 auf den beiden Radsätzen 5 sowie die Achslager
sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Der auf das Drehgestell entfallende Anteil
des Kastengewichts wird über den Querträger 4 und die beiden Gummifedern 6 auf die
Wiege 7 übertragen, die mittels Pendel 8 querschwingend am Drehgestellrahmen 3 aufgehängt
ist. Die Wiege 7 setzt sich aus zwei Federträgern 9
und aus einem mit
diesem verschraubten Wiegebalken 10 zusammen. Durch zwei Lenker
11 wird die Wiege 7 am Drehgestellrahmen 3 parallel zu sich
selbst geführt.
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Die Zug- und Bremskräfte werden durch den Hauptdrehzapfen 12 vom Drehgestell
auf den Fahrzeugkasten 1 übertragen. Der Hauptdrehzapfen 12 ist am Mittelquerträger
13 des Drehgestellrahmens 3 befestigt und ist mit seinem freien unteren Teil über
eine Kugelbüchse und den Gleitstein 14 in dem rechteckförmigen Ausschnitt
15 des Kastenquerträgers 4
quer verschiebbar geführt. Da zwischen dem Gleitstein
14 und den seitlichen Wänden des Ausschnittes 15 genügend Spiel vorgesehen ist,
können durch diese Teile nur Längskräfte, aber keine Querkräfte zwischen Kasten
1 und Drehgestellrahmen 3 übertragen werden. Die Querkräfte werden
durch den Hilfszapfen 16 übertragen, der mittels des Flansches 17 am Kastenquerträger
4 befestigt ist. Der Hilfszapfen 16
ist kugelig ausgebildet und greift
mittels eines Gleitsteines 18 in den rechteckigen Ausschnitt 19 des Wiegebalkens
1.0. Da hier zwischen dem Gleitstein 18 und dem Ausschnitt
19 in Fahrzeuglängsrichtung Spiel vorhanden ist, können zwischen diesen Teilen
nur Querkräfte, aber keine Längskräfte übertragen werden. Die Gleitsteine 14 und
18 können sich in vertikaler Richtung in ihren Führungen ungehindert bewegen und
müssen in keinem Fall Vertikalkräfte übertragen.
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Angesichts dieser Verbindungen zwischen Drehgestell 3 und Kasten
1 erklärt sich die Arbeitsweise der Gummifedern 6 ohne weiteres. Diese sind
an ihren oberen Enden mit dem Kastenquerträger 4, an ihren unteren Enden
mit dem Wiegebalken 10 fest verbunden und werden keinerlei Schubkräften unterworfen,
solange das Fahrzeug auf geraden Strecken, selbst durch Gefällebrüche, fährt. Erst
wenn es in Krümmungen hineinfährt, werden die Gummifedern 6
deformiert. Sie
müssen dann die zwischen Kasten 1
und Drehgestell 3 auftretenden Drehbewegungen
verarbeiten und nehmen damit eine Form an, wie sie etwa in F i g. 5 in der Seitenansicht
dargestellt ist. Die hierbei zwischen Drehgestell 3 und Kasten 1 auftretenden Rückstelldrehmomente
bleiben in zulässigen Grenzen, solange die Gummifedern 6 hoch genug bemessen sind.
Um dies im Rahmen des vorgeschriebenen Lichtraumprofils zu ermöglichen, sind die
Federträger 9 in ihrer Mittelpartie zur Aufnahme der Gummifedern 6 als Wanne
ausgebildet.
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Abgesehen von baulicher Einfachheit ist die beschriebene Einbauart
der Wiegenfedern 6 besonders günstig in bezug auf Wartungskosten, weil im
Vergleich zu anderen, bekannten Konstruktionen keine aufeinander gleitenden Stützvorrichtungen
oder gelenkig gelagerten Stelzen mehr nötig sind. Da die aus Gummi bestehenden Wiegenfedern
6 weder durch die Führungsquerkräfte noch durch die Zug- und Stoßkräfte auf Schub
beansprucht werden, sind diese Federn um so besser im Stande, ohne Überanstrengung
die Schubbeanspruchungen aufzunehmen, die sich bei Drehbewegungen zwischen Drehgestell
3 und Fahrzeugkasten 1 ergeben.
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Anstatt die Federn 6 in üblicher Weise aus gleichartigen Gummischichten
mit metallischen Zwischenlagen zusammenzusetzen, könnte man sie z. B. auch aus drei
Federteilen bilden, von welchen der unterste
und der oberste Gummiteile
21 sind, der mittlere aus einer oder mehreren Schraubenfedern 22 besteht, etwa wie
in F i g. 6 dargestellt.
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Die im ersten Ausführungsbeispiel gewählte Anordnung mit unterhalb
des Drehgestellrahmens 3 liegendem Kastenquerbalken 4 und entsprechend tief liegendem
Angriffspunkt der Drehzapfen 12 und 16 ermöglicht einen besonders einfachen Einbau
der Wiegenfederung. Es könnten aber auch z. B. die materiellen Drehzapfen wegfallen
und durch gleichartige Lenkerverbindungen oder sonstige Führungen ersetzt werden.
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Ferner kann der Abstand zwischen den beiden Wiegenfedern z. B. so
vergrößert werden, daß die Federn direkt unterhalb der Kastenseitenträger liegen.
In diesem Fall erzeugen die Gewichtskräfte im Kastenquerträger gar kein Biegemoment
mehr und dieser kann dann noch leichter gehalten werden.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 bis 10 stützt sich
der Fahrzeugkasten 1 mittels des Querträgers 25 und der beiden mit ihm verschraubten
Stützbügel 26 auf die Wiege. Diese besteht im wesentlichen aus zwei voneinander
unabhängigen rechteckförmigen Töpfen 27, die am Drehgestellrahmen 3 an Pendeln 28
querschwingend aufgehängt und mit ihm durch Lenker 11 in Längsrichtung gekuppelt
sind. In den Töpfen 27 stehen auf Keilstücken 32 zwei Paare von Gummifederkörpern
29, die in an sich bekannter Weise paarweise V-förmig angeordnet sind und deren
Feder- bzw. Gummikörperachsen quer zur Fahrtrichtung liegen. Das Fahrzeuggewicht
wird durch die beiden, mit den Stützbügeln 26 fest verbundenen Rippen 30 und metallische
Keilstücke 31 auf die inneren Enden der Gummifedern 29 übertragen, welche auf diese
Weise auf Schub und zugleich auf Druck beansprucht werden. Auch die durch die seitliche
Anfangsneigung der Pendel 28
hervorgerufenen Querkräfte erzeugen Kräfte in
den Gummifedern 29, und zwar zusätzliche Druckkräfte in den äußeren, Entlastungskräfte
in den inneren Gummifedern 29. Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, daß die beiden
als Einzelwiegen wirkenden Töpfe 27 hier nicht miteinander verbunden sind.
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Befährt das Fahrzeug eine Gleiskrümmung, so verformen sich die zwischen
Fahrzeugkasten 1 und Wiege geschalteten elastischen Gummifedern 29 ähnlich wie beim
ersten Ausführungsbeispiel. Die an den Töpfen 27 befestigten äußeren Enden der Gummifedern
29 drehen sich mit dem Drehgestell 3 gegenüber dem Fahrzeugkasten 1, während
die inneren Enden der Gummifedern 29 ihre Lage am Fahrzeugkasten 1 nicht ändern.
In diesem Zustand nehmen sie etwa die in F i g. 10 dargestellte elastische Verformung
an, welche horizontale Schubbeanspruchungen der Gummifedern 29 hervorruft.
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Die zwischen Drehgestell 3 und Fahrzeugkasten 1 auftretenden Zug-
und Bremskräfte werden durch die Stangen 33 übertragen, die einerseits am Mittelquerträger
13 des Drehgestellrahmens 3, anderseits an Konsolen 34 des Fahrzeugkastens 1 angelenkt
sind. Die als Wiege wirkenden Töpfe 27 und die Gummifedern 29 sind also an der Übertragung
von Zug-und Stoßkräften nicht beteiligt.
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Schutz wird nur für die Kombination der im Anspruch 1 enthaltenen,
an sich bekannten Merkmale beansprucht; die Ansprüche 2 und 3 gelten als echte Unteransprüche
nur in Verbindung mit dem Anspruch 1.