DE1455125B2 - Zweiachsiges Drehgestell für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiachsiges Drehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere Triebfahrzeuge, mit einem mit dem Drehgestellrahmen drehfest gekuppelten und auf diesem federnd abgestützten Wiegebalken, mit auf dem Wiegebalken gleitend abgestützten Wagenkasten und mit einem zentralen, im Drehgestellrahmen in Längsrichtung hart und in Querrichtung weich gelagerten Drehzapfen.

Es sind Drehgestelle bekannt, bei denen der Wagenkasten auf einer den Wagenkasten tragenden Wiege in einem flachen Drehzapfen ruht. Dabei ist es vielfach üblich, daß die Wiege auf seitlich am Drehgestellrahmen angeordneten Schraubenfedern aufgesetzt ist. Eine solche Ausführung vermittelt eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften. Wird das Gewicht des Wagenkastens durch die Wiege mit Hilfe eines mittigen Drehzapfens auf das Drehgestell übertragen, dann behindert diese Lastabstützung die Drehbewegungen des Drehgestelles unter dem Wagenkasten nur sehr wenig, da der Hebelarm der Reibungswiderstände klein ist. Dieser geringe Ausdrehwiderstand ist günstig für das Einfahren des Schienenfahrzeugs in einen Gleisbogen, da die Spurführungskräfte und damit der Spurkranz- und Schienenkopfverschleiß in niedrigen Grenzen bleibt. Für das Ausfahren aus einem Gleisbogen ist der zentrische Drehzapfen ebenfalls von Vorteil, da infolge der Radreifenkegelneigung das Drehgestell sich von selbst wieder in die Mittellage einstellt.

Die Abstützung der Wiege auf seitlich am Drehgestellrahmen angeordneten Schraubenfedern — im allgemeinen kombiniert mit Reibungs- oder- Flüssigkeitsdämpfern — ergibt für den Wagenkasten vertikal und horizontal quer sehr günstige Bewegungsverhältnisse, wobei sich die Rückstelltendenz der Wiegenfedern bei seitlichen Querbewegungen des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestellrahmen lauftechnisch gut auswirkt. Eine solche Abstützung hat schließlich noch den Vorteil, daß die Wankneigung des Wagenkastens eingedämmt wird, wenn die Federbasis der Wiege genügend groß gewählt wird. Seitliche Stöße infolge von Gleisunebenheiten bewirken vorwiegend eine reine Querbewegung des Wagenkastens, was für die Laufruhe und den Fahrkomfort sich weniger störend auswirkt als eine Wankbewegung.

Diesen Vorteilen stehen bei der beschriebenen Konstruktion Nachteile gegenüber. So bringt bei einer Verwendung in Triebfahrzeugen der verhältnismäßig hoch liegende Drehzapfen eine starke Achsentlastung beim Anfahren für den vorauslaufenden Radsatz mit sich. Die dadurch bedingte Schleuderneigung der jeweils ersten Drehgestellachse vermindert die Anfahrzugkraft unter Umständen erheblich.

Weiterhin wirkt sich der erwähnte geringe Ausdrehwiderstand des Drehgestells beim Lauf im geraden Gleis nachteilig aus, weil dadurch die Tendenz zum Sinuslauf gefördert wird. Dieser bringt jedoch eine größere Laufunruhe mit sich.

Bekannt sind weiterhin Drehgestelle mit einem tief nach unten gezogenen Drehzapfen, der im Querträger des Drehgestellrahmens in einem Drehzapfenlager mit dem Drehgestell verbunden ist. Das Drehzapfenlagcr ist meist seitlich gegen den Querträger durch elastische Glieder sehr hart abgestützt, so daß Querbewegungen des Drehzapfens in diesem Bereich nur mit sehr harten Stößen möglich sind. Der Wagenkasten ruht hierbei in ölgefüllten, oben liegenden Federtöpfen, die mit dem Drehgestellrahmen horizontal quer und längs durch Gleitführungen oder durch Lenker starr und nur vertikal beweglich verbunden sind. Die Federtöpfe stützen sich in bekannter Weise auf Schraubenfedern ab. Diese Konstruktion hat die Vorteile, daß die Zug- und Bremskräfte in den sehr tief liegenden Drehzapfenlagern vom Drehgestell auf den Wagenkasten übertragen werden. Dadurch wird

ίο — besonders beim Anfahren — die Entlastung des jeweils vorauslaufenden Radsatzes verhältnismäßig niedrig gehalten, die Neigung zum Schleudern demnach herabgemindert. Die breite Stützbasis des Wagenkastens auf den Federtöpfen ergibt einen großen Ausdrehwiderstand des Drehgestells und vermindert die Tendenz zum Sinuslauf. Das verleiht dem gesamten Fahrzeug eine gewisse Laufruhe im geraden Gleis.

Die bei dieser Konstruktion auftretenden Nachteile sind unter anderem darin zu sehen, daß der Wagenkasten zu Wankbewegungen neigt. Da der Drehzapfen im Drehzapfenlager seitlich sehr stark eingespannt ist, kann bei normalen Querstößen der Wagenkasten nicht horizontal quer ausweichen, sondern sich nur wankend um einen Punkt im Drehzapfenlager bewegen.

Ein weiterer Nachteil ist der schon erwähnte große Ausdrehwiderstand. Das Drehgestell ist kaum in der Lage, nur infolge der Radreifenkegelneigung bei einem solchen aus einem Gleisbogen auslaufenden Fahrzeug nach der Gleismitte hin und damit parallel zum Wagenkasten sich einzustellen. Meist bleibt der führende Radsatz an der äußeren Schiene hängen, bis er durch eine Gleisunebenheit ruckartig nach der Gleismitte hin oder sogar an die entgegengesetzte Fahrkante gedrückt wird. Ebenso ist das Einfahren in einen Gleisbogen nur durch einen größeren Aufwand an Richtkraft möglich. Diese Tatsachen erhöhen den Spurkranz- und Schienenkopfverschleiß ganz beachtlich.

Bekannt sind schließlich Drehgestelle mit einem tief nach unten gezogenen Drehzapfen, der seitlich im Querträger des Drehgestellrahmens rechts und links von je einer langen und relativ weichen Schraubenfeder in der Mittelstellung gehalten wird. Zur Übertragung der Zug- und Bremskräfte liegt der Drehzapfen in Fahrtrichtung mit einem elastischen Ring direkt am Querträger an.

Der Wagenkasten ruht hierbei ebenso wie bei der vorher beschriebenen Konstruktion in ölgefüllten Federtöpfen. Diese sind im vorliegenden Fall am Drehgestellrahmen angeordnet, werden jedoch nur in der Längsrichtung durch Anschläge oder Lenker gehalten. In der Querrichtung sind sie durch die Lenker mit dem Wagenkasten verbunden, so daß bei Querbewegungen des Wagenkastens die Federtöpfe die gleiche relative Bewegung gegenüber dem Drehgestell ausführen müssen; dabei werden die Schraubenfedern ebenfalls seitlich ausgelenkt. Die seitliche Abstützung erhält dadurch dieselbe Charakteristik wie die eingangs beschriebene Wiegenabstützung.

Bei der zuletzt beschriebenen Konstruktion ergeben sich die Vorteile, daß infolge des tief nach unten gezogenen Drehzapfens die Achsentlastung gering ist und durch die seitliche Wagenkastenabstützung in den Federtöpfen der Ausdrehwiderstand groß und die Neigung zum Sinuslauf gering ist.

Als weitere Vorteile treten bei dieser Abstützung die günstigen Bewegungsverhältnisse vertikal und horizontal quer und die kaum vorhandene Tendenz zum Wanken des Wagenkastens auf. Die relativ weichen Drehzapfenfedern beeinflussen die reine Querbewegung praktisch gar nicht. Die als Vorteil angeführte Streckung des Sinuslaufs infolge des großen Ausdrehwiderstandes überwiegt auch hier nicht den Nachteil eines beachtlichen Verschleißes an Spurkranz und Schienenkopf.

Es ist bei Drehgestellen zur Begrenzung der seitliehen Bewegungen des Wiegebalkens und des Wagenkastens bekannt, am Wiegebalken und am Querträger des Drehgestells Anschläge anzuordnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus allen bekannten Drehgestellkonzeptionen eine Kornbination zu schaffen, bei der nach Möglichkeit alle erwähnten Vorteile ausgenutzt, alle auftretenden Nachteile aber ausgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehgestell der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Der Drehzapfen ist m Hohe der Ebene der Radachsen oder tiefer im Drehgestellrahmen S^ela§^ert-

b) der Wiegebalken ist außerhalb des Drehgestellrahmens auf seitlichen Konsolen desselben an sowohl vertikal als auch horizontal belastbaren Schraubenfedern abgestützt und

c) der gegenseitige Abstand der gleitenden Wasenkastenabstützungen am Wiegebalken ist etwa halb so groß wie der Abstand der Wiegenfedern.

Durch den tief heruntergezogenen Drehzapfen wird bei einem Triebdrehgestell die Achsentlastung beim Anfahren herabgesetzt und dadurch das Zugkraftvermögen des Triebfahrzeuges günstig beeinflußt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wiegebalken zum Durchtritt des Drehzapfens mit einer zentralen Öffnung versehen, dessen lichte Weite größer als der größte Querschnitt des Drehzapfens ist.

Der Wagenkasten darf auch nicht direkt über den Schraubenfedern abgestützt werden, da sonst der Ausdrehwiderstand zu groß wird, der die Schienenrichtkräfte bei der Bogenfahrt erhöht und die Rückstellung des Drehgestells zur Gleismitte hin bei der Bogenausfahrt erschwert, somit auch hier den Verschleiß an den Spurkränzen und an den Schienenköpfen erhöht. Es gilt nun, die Lage der Wagenkastenabstützung so zu wählen, daß der Ausdrehwiderstand einerseits und die Tendenz zum Sinuslauf andererseits möglichst klein gehalten werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, daß der Wiegebalken mittels Führungen und hydraulischer Dämpfer stets parallel zur Drehgestellquerachse gehalten wird. In der Drehrichtung um die Drehzapfenvertikalachse kann sich die Wiege unter dem Wagenkasten ungehindert bewegen. Führungen halten die Wiege stets senkrecht zur Drehgestellängsachse.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht noch darin, daß die Führungen als Reibungsdämpfer ausgebildet sind, die sowohl die vertikalen als auch die horizontalen Querbewegungen der oberen Enden der Schraubenfedern gegenüber deren unteren Enden dämpfen.

Die Ausbildung der Führungen als Reibungsdämpfer kann entfallen, wenn an Stelle der Führungen ein Lenker vorgesehen ist. Es ist auch möglieh, daß zur Dämpfung der Bewegungen des Wiegebalkens vertikal und quer zur Fahrtrichtung in an sich bekannter Weise zwischen Wiegebalken und Drehgestellrahmen hydraulische Dämpfer angeordnet sind.

Zur Begrenzung der seitlichen Bewegungen des Wiegebalkens und des Wagenkastens sind am Wiegebalken und am Querträger des Drehgestells in an sich bekannter Weise Anschläge vorgesehen. Bei schlechten Gleisverhältnissen ist ein Einbau von Drehzapfenquerfedern zu empfehlen. Bei gutem Gleis können diese Querfedern entfallen. Dadurch ist der Drehzapfen am unteren Ende am Drehgestell zwar nicht fixiert, was sich aber erfahrungsgemäß nicht nachteilig auswirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht eines zweiachsigen Drehgestells mit Reibungsdämpfern als Parallelführung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Drehgestell

_Fig.3°'einen Querschnitt durch das Drehgestell nachFig.lund

F i g. 4, 5 und 6 ein zweiachsiges Drehgestell mit Lenkern und Flüssigkeitsdämpfern gemäß den Dar-Stellungen nach Fig. 1 bis 3.

Aus F i g. 1 und 4 ist zu ersehen, wie sich der Wagenkasten 1 über den Wiegebalken 7 der durch S ^^uhr™^gen ^₁ ^ ¹^ °^{der d}™^{ch d}f ^Lei!^k(f ¹³ <?}% ⁴) P^¹ f^r Drehgestellquerachse gehal-

ten wird, über die Schraubenfedern 2 auf dem Drehgestellrahmen abstützt. Aus den Längsschnitten in F i g. 2 und 5 ist die Führung des Drehzapfens 3 durch den Wiegebalken 7 und seine tiefe Anlenkung in einem elastischen Ring 6 ersichtlich.

Die Querschnitte nach F i g. 3 und 6 zeigen die Wagenkastenabstützungen 8 auf den Wiegengleitflächen 9 mit dem geforderten geringen Gleitreibungsradius. In Höhe des Querträgers 4 dienen zur seitliehen Abfederung des Drehzapfens 3 die querliegenden Schraubenfedern 5. Auch sind in diesen Dar-Stellungen die Anschläge 14 zu erkennen.

Zur Dämpfung der Bewegungen des Wiegebalkens 7 vertikal und horizontal quer zur Fahrtrichtung sind zwischen Wiegebalken 7 und Drehgestellrahmen hydraulische Dämpfer 11 (F i g. 4) und 12 (F i g. 6) angeordnet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zweiachsiges Drehgestell für Schienenfahrzeuge, insbesondere Triebfahrzeuge, mit einem mit dem Drehgestellrahmen drehfest gekuppelten und auf diesem federnd abgestützten Wiegebalken, mit auf dem Wiegebalken gleitend abgestütztem Wagenkasten und mit einem zentralen, im Drehgestellrahmen in Längsrichtung hart und in Querrichtung weich gelagerten Drehzapfen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Der Drehzapfen (3) ist in Höhe der Ebene der Radachsen oder tiefer im Drehgestellrahmen gelagert,

b) der Wiegebalken (7) ist außerhalb des Drehgestellrahmens auf seitlichen Konsolen desselben an sowohl vertikal als auch horizontal belastbaren Schraubenfedern (2) abgestützt und

c) der gegenseitige Abstand der gleitenden Wagenkastenabstützungen (8) am Wiegebalken (7) ist etwa halb so groß wie der Abstand der Wiegenfedern (Schraubenfedern 2).

2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegebalken (7) zum Durchtritt des Drehzapfens (3) mit einer zentralen öffnung versehen ist, dessen lichte Weite größer als der größte Querschnitt des Dreh-Zapfens ist.

3. Drehgestell nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegebalken (7) mittels Führungen (10) und hydraulischer Dämpfer (11) stets parallel zur Drehgestellquerachse gehalten wird.

4. Drehgestell nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (10) als Reibungsdämpfer ausgebildet sind, die sowohl die vertikalen als auch die horizontalen Querbewegungen der oberen Enden der Schraubenfedern (2) gegenüber deren unteren Enden dämpfen.

5. Drehgestell nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Führungen (10) ein Lenker (13) vorgesehen ist.

6. Drehgestell nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der Bewegungen des Wiegebalkens (7) vertikal und quer zur Fahrtrichtung in an sich bekannter Weise hydraulische Dämpfer (11 und 12) angeordnet sind.

7. Drehgestell nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der seitlichen Bewegungen des Wiegebalkens (7) und des Wagenkastens (1) am Wiegebalken und am Querträger (4) des Drehgestells in an sich bekannter Weise Anschläge (14) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen