DE1278473B

DE1278473B - Rail vehicle with pivot-guided bogies

Info

Publication number: DE1278473B
Application number: DEM51056A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Kademann; Dipl-Ing Werner Kalisch
Original assignee: ATLAS MAK MASCHB GES MIT BESCH; Atlas Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: ATLAS MAK MASCHB GES MIT BESCH; Atlas Mak Maschinenbau GmbH
Priority date: 1961-12-02
Filing date: 1961-12-02
Publication date: 1968-09-26

Description

Schienenfahrzeug mit drehzapfengeführten Drehgestellen Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit drehzapfengeführten Drehgestellen, die eine reibungsfreie, gegenüber horizontalen Verschiebungen elastisch nachgiebige, eine Rückstellkraft bewirkende Kastenauflagerung aufweisen. Der Wagenkasten stützt sich dabei über Gummi- oder Stahlfedern auf die Drehgestelle, wobei die Federn nicht nur die lotrechte Abfederung übernehmen, sondern auch durch waagerechte Verformung die Drehgestellausachläge bei Bogenfahrt elastisch aufzunehmen vermögen (deutsches Gebrauchsmuster 1790 058). Solche Brückenabstützungen kommen neuerdings in zunehmendem Maße in Gebrauch, da sie reibungs-und verschleißfrei sind und keiner Schmierung bedürfen: Derartige Abstützungen erzeugen aber beim Ausschlag der Drehgestelle notwendigerweise Rückstelimomente zwischen Drehgestell und Rahmen, die, wie nachstehend ausgeführt wird, spurführungstechnisch ungünstig wirken.Rail vehicle with pivot-guided bogies The invention relates to a rail vehicle with pivot-guided bogies, which have a frictionless, elastically yielding to horizontal displacements, a restoring force have effecting box support. The car body is supported by rubber or steel springs on the bogies, the springs being not just the vertical ones Take over cushioning, but also through horizontal deformation the bogie extension be able to absorb elastically when traveling through a curve (German utility model 1790 058). Such bridge supports have recently come into increasing use because they are friction-free and wear-free and do not require any lubrication: such supports but necessarily generate setback moments when the bogies deflect between the bogie and the frame, which, as explained below, is track-guiding look unfavorable.

Bekanntlich läuft der vorauslaufende Radsatz eines Drehgestells im Bogen, den Hauptanteil der Führungs- und Rückstellkräfte übernehmend, an der äußeren Schiene an, während der nachlaufende Radsatz entweder frei läuft oder mit geringen Richtkräften an der Innenschiene anläuft. Werden im Drehzapfen noch Fliehkräfte von der Brücke auf das Drehgestell übertragen, so überlagern sich diese den Reibungs-, Führungs- und Richtkräften und vergrößern diejenigen an dem vorauslaufenden Radsatz, während sie den nachlaufenden entlasten. Da an dem ersteren Radsatz gleichzeitig ein größerer Anlaufwinkel besteht, ist bei ihm der Spurkranzverschleiß (proportional dem Produkt aus Richtkraft und Anlaufwinkel) wesentlich größer als an dem nachlaufenden Radsatz.As is known, the leading wheelset of a bogie runs in Arch, taking over the majority of the leadership and restoring forces, on the outer one Rail on, while the trailing wheelset either runs freely or at a low rate Straightening forces on the inner rail. There are still centrifugal forces in the pivot transferred from the bridge to the bogie, these superimpose the friction, Leadership and straightening forces and increase those on the leading wheelset, while they relieve the lagging one. Since on the first set of wheels at the same time If there is a larger approach angle, the flange wear (proportional the product of straightening force and approach angle) is significantly greater than that of the trailing one Wheelset.

Dieser Umstand tritt bei Drehgestellen ohne Rückstellmoment, z. B. solchen, auf die sich der Wagenkasten über Gleitflächen abstützt, praktisch nicht in Erscheinung. Bei ihnen durchläuft nämlich das vordere und das hintere Drehgestell den Bogen unter gleichen Bedingungen. Da aber bei Umkehr der Fahrtrichtung die bisher vorauslaufenden Radsätze zu nachlaufenden werden und umgekehrt, gleichen sich die Abnutzungen an allen Radsätzen im Mittel aus, wenn die gleiche Strecke gleich oft in beiden Richtungen durchfahren wird, wie dies in der Regel der Fall sein wird.This fact occurs with bogies without a restoring torque, z. B. those on which the car body is supported via sliding surfaces, practically not in appearance. The front and rear bogies run through them the bow under the same conditions. Since, however, when reversing the direction of travel, the previous one leading wheelsets become trailing ones and vice versa, they are the same Average wear and tear on all wheelsets if the same route takes the same number of times is driven through in both directions, as is usually the case.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn ein Rückstellmoment zwischen Wagenkasten und den Drehgestellen vorhanden ist, wie es durch die oben umrissene Brückenabstützung erzeugt wird. Das Rückstellmoment wirkt nämlich beim vorderen Drehgestell seinem Einschwenken in den Bogen entgegen und vergrößert damit die Führungs- und Richtkraft sowie den Anlaufwinkel seines vorauslaufenden Radsatzes noch weiter; das Einschwenken des hinteren Drehgestells in den Bogen wird dagegen von seinem Rückstellmoment unterstützt, da es im gleichen Drehsinn wirkt. Der vorauslaufende Radsatz, d. h. der nach der Fahrzeugmitte hin gelegene Radsatz des hinteren Drehgestells wird damit auf Kosten des vorauslaufenden Radsatzes des ersten Drehgestells begünstigt. Auch wenn eine Strecke gleich oft in beiden Richtungen durchlaufen wird, werden deshalb die Spurkränze der äußeren Radsätze stärker abgenutzt als diejenigen der inneren Radsätze. Da aber die Fristen für die Berichtigung aller Radreifen eines Fahrzeugs durch den Verschleiß an dem Radsatz mit stärkster Abnutzung bestimmt werden, verkürzen sich die Zeitintervalle zwischen zwei Radreifenabdrehungen, wobei das Maß, auf das der Reifen abgedreht werden muß, bei gekuppelten Radsätzen ebenfalls durch denjenigen mit der stärksten Abnutzung bestimmt wird. Das Vorhandensein eines Rückstellmoments verkürzt somit die Lebensdauer der Radreifen.The situation is different if a restoring torque is between Car body and bogies are in place, as outlined by the above Bridge support is generated. The restoring torque acts on the front Bogie counteracts its pivoting into the curve and thus increases the guide and straightening force as well as the approach angle of its leading wheelset even further; the pivoting of the rear bogie into the arch, however, is controlled by his Restoring torque is supported because it acts in the same direction of rotation. The leading one Wheelset, d. H. the wheelset of the rear bogie towards the center of the vehicle is thus favored at the expense of the leading wheelset of the first bogie. Even if a route is traversed the same number of times in both directions therefore the flanges of the outer wheel sets are more worn than those of the inner wheel sets. But since the deadlines for the correction of all wheel tires one Vehicle are determined by the wear on the wheelset with the greatest wear, The time intervals between two wheel tire turns are shortened, whereby the The amount to which the tire must be turned off, also with coupled wheelsets is determined by the one with the greatest wear and tear. The presence of a Restoring torque thus shortens the service life of the wheel tires.

Durch die in gleicher Weise vergrößerte Führungskraft an dem vorauslaufenden Radsatz des voranlaufenden Drehgestells wird auch die Entgleisungssicherheit dieses Radsatzes - zugunsten der Entgleisungssicherheit des vorauslaufenden Radsatzes des nachlaufenden Drehgestells - etwas vermindert. Aber auch hier ist die Entgleisungsgefährdung des Radsatzes mit der kleinsten Entgleisungssicherheit für die Sicherheit des ganzen Fahrzeugs maßgebend, so daß sich das Rückstellmoment der Drehgestelle auch in dieser Richtung nachteilig auswirkt.Due to the leadership on the preceding one, increased in the same way The wheelset of the leading bogie is also the derailment safety of this Wheelset - in favor of the derailment safety of the leading wheelset of the trailing bogie - somewhat diminished. But here too there is a risk of derailment of the wheelset with the lowest safety against derailment for securitiy purposes of the whole vehicle, so that the restoring torque of the bogies also has a detrimental effect in this direction.

Es ist bei Drehgestellen, auf die sich der Wagenkasten über Gleitflächen abstützt, bekannt, den Drehzapfen außerhalb der Mitte zwischen den beiden Endradachsen anzuordnen, um in der Mitte Raum für andere Bauteile zu gewinnen. Bei solchen Drehgestellen treten keine Rückstelknomente auf.It is with bogies on which the car body rests on sliding surfaces supports, known, the pivot off-center between the two end wheel axles to be arranged in order to gain space for other components in the middle. With such bogies no setback moments occur.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die nachteiligen Folgen des Rückstellmoments zwischen Drehgestell und Wagenkasten zu vermindern oder zu beseitigen und den Drehgestellfahrzeugen mit waagerecht elastischer Wagenkastenabstützung womöglich noch bessere Laufeigenschaften zu verleihen, als solchen mit Gleitflächenauflagerung des Wagenkastens.The object of the invention is now to deal with the disadvantageous consequences of the restoring torque to reduce or eliminate between the bogie and the car body and the bogie vehicles with horizontally elastic car body support possibly even better running properties to lend, as such with sliding surface support of the car body.

Diese Aufgabe wird bei einem Schienenfahrzeug der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Kastenstützen jedes Drehgestells in so geringem Abstand zu beiden Seiten von der Längsmittelebene des Drehgestellrahmens angeordnet sind, wie es die Rücksicht auf die Wankfrequenz des Wagenkastens zuläßt und der Drehzapfen des Drehgestells in an sich bekannter Weise näher an dem inneren als an dem äußeren Radsatz angeordnet ist. Dabei ist es gleichgültig, ob der Drehzapfen durch einen körperlichen oder einen ideellen Drehzapfen gebildet wird.In the case of a rail vehicle, this task is described at the outset Art solved according to the invention in that the two box supports of each bogie at such a small distance on both sides from the longitudinal center plane of the bogie frame are arranged as the consideration of the rolling frequency of the car body allows and the pivot of the bogie closer to the inner one in a manner known per se than is arranged on the outer wheel set. It does not matter whether the pivot is formed by a physical or an ideal pivot.

Bereits eine geringe Verkleinerung des Abstandes der beiden Radsätze vom Drehzapfen bedingt eine beträchtliche Verkleinerung des Rückstellmomentes, weil dieses mit dem Quadrat des Abstandes veränderlich ist. Man wird auch die elastischen Stützen, soweit möglich, mit einer flach verlaufenden waagerechten Federkennlinie ausbilden. Zusätzlich wird die Fliehkraft des Wagenkastens auf die beiden Endradsätze des Drehgestells durch die außermittige Lage des Drehzapfens im umgekehrten Verhältnis ihrer Abstände vom Drehzapfen verteilt. Beim vorderen Drehgestell muß also der erste Radsatz, der eine zusätzliche Richtkraft aus dem verbleibenden Rückstellmoment erhält, nur einen kleineren Fliehkraftanteil von dem Wagenkasten übernehmen als der vorauslaufende Radsatz des hinteren Drehgestells, dessen Richtkraft sich durch das Rückstellmoment verkleinert. Sehr vorteilhaft wirkt sich der an die inneren Radsätze herangerückte Drehzapfen auch beim Einlauf des Fahrzeugs in den Gleisbogen aus. Beim Einlauf des ersten Drehgestells ist sein Winkelausschlag gegenüber dem Wagenkasten im Augenblick der größten Querbeschleunigung des ersten Radsatzes noch sehr klein und damit auch das Rückstellmoment. Die doppelte Hebelübersetzung zwischen erstem Radsatz und Drehzapfen, die den Bogeneinlauf von Drehgestellfahrzeugen so günstig gestaltet, ist hier größer als 1: 2 und daher besonders wirksam bei der Kleinhaltung der Richtkraft.Even a slight reduction in the distance between the two wheel sets from the pivot causes a considerable reduction in the restoring torque, because this is variable with the square of the distance. One also becomes the elastic Supports, as far as possible, with a flat horizontal spring characteristic form. In addition, the centrifugal force of the car body is applied to the two end wheel sets of the bogie due to the off-center position of the pivot in the opposite relationship their distances from the pivot. In the case of the front bogie, the first Wheelset that receives an additional straightening force from the remaining restoring torque, only take over a smaller proportion of centrifugal force from the car body than the preceding one Wheelset of the rear bogie, the straightening force of which is determined by the restoring torque scaled down. The approach to the inner wheel sets has a very beneficial effect Trunnions are also removed when the vehicle enters the curved track. When the first bogie is its angular deflection in relation to the car body at the moment the greatest transverse acceleration of the first wheelset is still very small and therefore also the restoring torque. The double leverage between the first wheel set and pivot pin, which makes the arch infeed of bogie vehicles so cheap is larger here than 1: 2 and therefore particularly effective in keeping the straightening force small.

Beim Einlauf des zweiten Drehgestells in den Gleisbogen ist zwar das Hebelverhältnis in gleichem Maß ungünstiger als bei Drehgestellen mit mittiger Lage des Drehzapfens. Dies wird aber dadurch ausgeglichen, daß das hintere Drehgestell im Zeitpunkt seines Einlaufs in den Gleisbogen bereits einen großen Winkelausschlag gegenüber dem Wagenkasten hat, dem ein entsprechend großes Rückstellmoment entspricht. Dieses Rückstelhnoment schwenkt den einlaufenden Radsatz in den Gleisbogen hinein und entlastet den anlaufenden Spurkranz. Dadurch können die Einlauf-Richtkräfte an beiden Drehgestellen so klein gehalten werden, daß sie die normalen Richtkräfte beim Bogendurchlauf kaum übersteigen.When the second bogie enters the curved track that is Leverage ratio equally unfavorable than with bogies with a central position of the pivot. But this is compensated by the fact that the rear bogie already had a large angular deflection at the time of its entry into the curved track compared to the car body, which corresponds to a correspondingly large restoring torque. This restoring torque swivels the incoming wheelset into the curve of the track and relieves the running flange. This allows the inlet straightening forces on both bogies are kept so small that they do the normal straightening forces hardly exceed when passing through the arch.

In. den Zeichnungen ist ein. Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt A b b. 1 die Seitenansicht eines Brückenfahrzeugs mit dem rechten Drehgestell im Längsschnitt und A b b. 2 die Drehgestelle bei der Bogenfahrt in der Draufsicht.In. the drawings is a. Embodiment of the subject matter of the invention shown. It shows A b b. 1 the side view of a bridge vehicle with the right bogie in longitudinal section and A b b. 2 the bogies during the curve travel in top view.

In den Rahmen 5 und 6 der beiden Drehgestelle sind die Radsätze l bis 4 in bekannter Weise gelagert. Sie tragen über die Kastenstützen 8 den Wagenkasten 7. Die Kastenstützen 8, z. B. Gummi-Metallscheiben-Pakete, nehmen in bekannter Weise die waagerechten Verschiebungen elastisch auf. Jeder Drehgestellrahmen 5 und 6 wird an dem Wagenkasten 7 durch einen Drehzapfen 9 geführt.In frames 5 and 6 of the two bogies, the wheel sets are l to 4 stored in a known manner. They carry the car body via the box supports 8 7. The box supports 8, e.g. B. rubber-metal disk packages, take in a known manner the horizontal shifts are elastic. Each bogie frame 5 and 6 is guided on the car body 7 by a pivot pin 9.

In Längsrichtung des Fahrzeugs sind die Kastenstützen 8 in bekannter Weise gemäß den Erfordernissen der Verteilung der lotrechten Last auf die Radsätze 1 bis 4 angeordnet, z. B. in der Mitte zwischen den Radsätzen. In Querrichtung liegen die Kastenstützen 8 nicht, wie sonst üblich, auf der Mitte der Drehgestell-Längsträger oder außerhalb derselben, sondern sie sind möglichst weit zur Längsmittelachse des Fahrzeugs verlegt. Eine Grenze für ihren Abstand bildet die Rücksichtnahme auf die Wankfrequenz bzw. die Kippsicherheit des Fahrzeugs. Der Abstand r vom Drehzapfen 9 zur Kasten stützenmitte wird verhältnismäßig klein. Beträgt bei jeder der Kastenstützen 8 die waagerechte Federkonstante so entsteht bei einem Ausschlag des Drehgestells um den Winkel y das Rückstellmoment M = 2 y r2 - c, das durch einen geringen Wert von r sehr klein wird.In the longitudinal direction of the vehicle, the box supports 8 are arranged in a known manner according to the requirements of the distribution of the vertical load on the wheel sets 1 to 4, for. B. in the middle between the wheelsets. In the transverse direction, the box supports 8 are not, as is usual, on the center of the bogie side members or outside the same, but they are moved as far as possible to the longitudinal center axis of the vehicle. A limit for their distance is the consideration of the rolling frequency and the stability of the vehicle from tipping over. The distance r from the pivot 9 to the box support center is relatively small. If the horizontal spring constant is the same for each of the box supports 8, this results in a deflection of the bogie by the angle y the restoring torque M = 2 y r2 - c, which becomes very small due to a low value of r.

Der Drehzapfen 9 hat von dem äußeren Radsatz 1 bzw. 4 den Abstand a und vom inneren Radsatz 2 bzw. 3 den Abstand b. Der Abstand a ist größer als der Abstand b.The pivot pin 9 has the distance a from the outer wheel set 1 or 4 and the distance b from the inner wheel set 2 or 3. The distance a is greater than the distance b.

Durchläuft das Fahrzeug einen Gleisbogen in Richtung des Pfeiles 18, so laufen die Radsätze 1 und 3 an der äußeren Schiene 11, die Radsätze 2 und 4 an der inneren Schiene 12 an. An den Spurkränzen der Radsätze 1 und 3 entstehen große Reibungskräfte von Bogenaußen und bogeninnere und an den Spurkränzen der Radsätze 2 und 4 wesentlich kleinere Reibungsrichtkräfte von bogeninnere nach Bogenaußen. Gleichzeitig wird der Drehgestellrahmen 5 im Uhrzeigersinn um den Winkel 1" verdreht, der Drehgestellrahmen 6 entgegen dem Uhrzeigersinn um den etwas größeren Winkel y". Hierdurch werden die entgegengesetzt wirkenden Rückstellmomente M hervorgerufen, die die Richtkraft am Radsatz 1 um vergrößern und am Radsatz 3 entsprechend verkleinern. Werden in den Drehzapfen 9 Fliehkräfte F von dem Wagenkasten 7 auf die Drehgestelle übertragen, so übernimmt der Radsatz l hiervon den Anteil und der Radsatz 3 den größeren Anteil Bei geeigneter Wahl des Verhältnisses a : b kann also der Unterschied in den Richtkräften an den Radsätzen 1 und 3 für eine mittlere Fliehkraft gerade ausgeglichen werden, so daß die Richtkräfte an den Radsätzen 1 und 3 gleich groß werden.If the vehicle runs through a track curve in the direction of arrow 18, then the wheel sets 1 and 3 run against the outer rail 11, the wheel sets 2 and 4 against the inner rail 12. On the wheel flanges of the wheelsets 1 and 3, large frictional forces arise from the outside and inside of the curve, and on the wheel flanges of the wheel sets 2 and 4, significantly smaller frictional directing forces from the inside to the outside of the curve arise. At the same time, the bogie frame 5 is rotated clockwise by the angle 1 " , the bogie frame 6 counterclockwise by the slightly larger angle y". As a result, the oppositely acting restoring torques M are brought about, which change the straightening force on the wheel set 1 enlarge and reduce accordingly on wheelset 3. If centrifugal forces F are transmitted from the car body 7 to the bogies in the pivot pin 9, the wheelset 1 takes over the share thereof and wheelset 3 has the larger share With a suitable choice of the ratio a: b , the difference in the straightening forces on wheelsets 1 and 3 can be compensated for with a mean centrifugal force, so that the straightening forces on wheelsets 1 and 3 are the same.

Diese Verhältnisse bleiben im wesentlichen unverändert, wenn zwischen den Radsätzen 1 und 2 bzw. 3 und 4 noch Zwischenradsätze eingefügt werden.These ratios remain essentially unchanged when between Intermediate gear sets can be added to gear sets 1 and 2 or 3 and 4.

Schutz wird nur für die Kombination der in dem Patentanspruch enthaltenen Merkmale beansprucht.Protection is only given for the combination of those contained in the claim Features claimed.

Claims

Patent claim: Rail vehicle with pivot-guided bogies which have a friction-free box support which is elastically flexible with respect to horizontal displacements and causes a restoring force, characterized in that the two box supports (8) of each bogie are at such a small distance on both sides from the longitudinal center plane of the bogie frame (5 or . 6) are arranged, as allowed by the rolling frequency of the car body and the pivot (9) of the bogie in a known manner closer to the inner wheel set (2 or 3) than to the outer wheel set (1 or 4 ) is arranged. Documents considered: German Patent No. 293 867; German utility model No. 1790 058.