DE1923931A1

DE1923931A1 - Vierradschienenfahrzeug

Info

Publication number: DE1923931A1
Application number: DE19691923931
Authority: DE
Inventors: Mahy Geoffrey Richard; Pocklington Arthur Ronald
Original assignee: British Railways Board
Current assignee: British Railways Board
Priority date: 1968-05-13
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1970-05-14
Also published as: CH548891A

Description

British Railways Board, 222, Marylebone Road, London, N.W.I,

England

"Vierradschienenfahrzeug"

Die Erfindung bezieht sich auf Vierradschienenfahrzeuge im Gegensatz zu Drehgestellfahrzeugen.

Ziel der Erfindung ist eine Aufhängeanordnung für ein vier- ' rädriges Schienenfahrzeug mit einer Kombination von für richtige Steifheit und Dämpfungsgrad ohne Reibung und Totgang sorgenden Aufhängeelementen, um das Fahrzeug betriebssicher zu machen und mit guten Fahr eigenschaft en bis zu hohen Geschwindigkeiten zu versehen, wobei die von den Badsätzen auf den Fahrzeugkörper übertragenen Kräfte auf ein Mindestmaß verringert und Pendelungen des Fahrzeugkörpers und der Radsätze unterdrückt werden.

Gemäß der Erfindung ist bei einem vierrädrigen Schienenfahrzeug der Fahrzeugkörper auf jedem Radsatz mittels einer Aufhängeanordnung gelagert, die eine senkrechte Federung, seitliche Aufhängemittel von geringer Steifheit in Seitenrichtung, elastische mit dem Radsatz und dem Fahrzeugkörper reibungs- und totgangsfrei verbundene Aufhängemittel zum Abfangen von Auslenkbewegungen und Schaffung bestimmter Steifheit gegen solche, sowie Dämpfungsmittel zum Dämpfen von Bewegungen sowohl in senkrechter Richtung als auch waagerechten Richtungen umfaßt.

Die senkrechte Federung kann durch Schraubenfedern hervorgebracht werden, die mehrstufig auegeführt sind, um eine niedrige

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FOr dat Auftregiverhllltnlj gill dl· Gebührenordnung der Deutldien PatentanwalUkammar, · GarldtftsUnd tilr L«lttung und Zahlung: Nürnberg. Gespräch· am Ferntpr«ch«r haben kein· rechtsverbindliche Wirkung.

; natürliche SfcoSfrequenz über einen weiten Nutzlastbereich zu ergeben. Statt äessen kann sie wenigstens teilweise durch Krag- j

ι federn hervorgebracht werden. Als weitere Möglichkeit können i

anstelle von Schraubenfedern Gummifedern benutzt werden.

^! Die seitlichen Aufhängemittel können Pendelstangen mit Schneiden!· ^! lagerungen an ihrem oberen und unteren Ende enthalten.

Die Dämpfungsmittel können hydraulischer Art und gegen Laständerungen kompensiert sein, d.h. ihr Dämpfungsgrad kann mit der Last zunehmen.

Weitere Merkmale gehen aus' den nunmehr anhand der Zeichnung zu beschreibenden zwei Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Fahrzeugkonstruktion hervor. In der Zeichnung ist

B¹Ig. 1 ein Grundriß der Anordnung an einem Rad des Radsatzes.,

^; Fig. 2 eine Seitenansicht,

Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 2,

Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie V-V von Fig. 2,

^: Fig. 6 ein Grundriß, an einem Rad des Radsatzes einer abgeänderten Fahrzeugform,

Fig. 7 eine Seitenansicht,

Fig. 8 ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII von Fig. 7,
; Fig. 9 ein Schnitt nach der Linie IX-IX von Fig. 7,
j Fig.10 eine Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung,

Fig.11.ein Schnitt nach der Linie XI-XI von Fig. 7,

Fig.12 ein Schnitt nach der Linie XII-XII von Flg. J.

Soweit möglieh, sind gemeinsame Teile der beiden in der Zeichnung dargestellten Fahrzeugformen mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

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In Pig. 1 - 5 ist nur die Anordnung an einem Rad 1 eines Radsatzes dargestellt, während die Anordnung an den anderen Rädern im wesentlichen die gleiche ist. Die Räder jedes Radsatzes sind fest an einer Triebachse 2 (Fig. 3) angebracht, die an

in

jedem Ende/einer Rollenlagerachsbüchse 3 ruht. Die in der Zeichnung dargestellten Rahmenteile des Fahrzeugkörpers sind im ganzen mit 4 bezeichnet; soweit auf einen besonderen Rahmenteil hingewiesen werden muß, erhielt dieser noch einen Indexbuchstaben a,b,coder d.

Die Achsbüchse 3 trägt einen an ihrer Oberseite angeschraubten starren Querbalken 5. Dieser liegt waagerecht in Fahrzeuglängsrichtung und ist so lang, daß seine Enden über den Radumfang vorstehen. In den Balken 5 sind an dessen beiden Enden Lagerschneiden 6 eingebaut, die von Unterlagen 7 aus hysteresis- ' armem Gummi getragen werden (s. insbesondere Fig. 4). An jenen Lagerschneiden 6 hängen mittels ihrer T-förmigen oberen Enden 9 Augenbolzen 8, die durch öffnungen in den zugehörigen Schneidenelementen 6 und Unterlagen 7 sowie im Balken 5 nach unten ragen. Die T-förmigen Enden 9 der Bolzen 8 erleichtern das Aufruhen der Schneidenelemente durch Vermittlung der Gummiunterlagen 7 auf dem Balken 5 und gestatten Längsbewegung des Radsatzes gegenüber dem Fahrzeugkörper durch Hin- und Herwiegen auf ihrer abgerundeten unteren Fläche. Die an den Teilen 6 richtig ausgebildeten aufwärtsgewandten Lagerschneiden lassen reibungsfreie seitliche Rollbewegung- des Fahrzeugkörpers gegenüber dem Radsatz zu. Die·Gummiunterlagen 7 gestatten Winkeldrehung der Lagerschneiden, um an der Achse 2 auftretende Auslenk^bewegungen abzufangen.

Die von den Augenbolzen 8 gebildeten Pendelstangen haben an ihren unteren Enden Schneidenlager 10, die mit Auflagern 12 zusammenwirken, durch welche die unteren Enden von Schraubenfedersätzen, jeder bestehend aus den Schraubenfedern 13 und 14 (s.Fig.4), getragen werden. Die Pendelstangen 8 haben passende Länge, bei der sich eine geringe Frequenz der natürlichen

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Bewegung des Fahrzeugkörpers gegenüber den Radsätzen ergibt. Zur Längenjustierung sind Muttern 15 an den unteren Enden der Pendelstangen vorgesehen, die auf den gewindetragenden Schäften der Augenbolzen 8 sitzen und ein Heben und Senken der zugehörigen! Lagerschneiden 10 ermöglichen, damit ein Ausgleich der Radbelastungen erreicht werden kann. Die unteren Lagerschneiden wer— den gezwungen, in genauer Ausrichtung mit den oberen Lagerschnei-; den zu bleiben, indem vierkantige Teile der Bolzenschäfte innerhalb der Lagerorgane 10 geführt sind.

Wie vorhin erwähnt, enthält jeder Schraubenfedersatz Federn 13 und 14, die sich an ihren unteren Enden auf das Auflager 12 stützen. Die Federn 13 und 14 sind gleichachsig angeordnet, wobei die Feder 13 die kürzere innere Feder 14 konzentrisch umgibt. Die Feder 13 liegt an ihrem oberen Ende an-der-Unterfläche-der-Walzeisenkonsole 16 an. Ein von dieser abwärtsragender Kragen 17a befindet sich in der inneren Feder 14 und führt diese, bis sie an die Unterfläche der Konsole l6 anstößt. Die letztere überträgt die Last von dem oberen Ende der Schraubenfedern 13 und 14 auf den Unterrahmen des Fahrzeugkörpers über den Rahmenteil 4a. Bei dieser Anordnung der Federn 13 und 14 wird die innere Feder 14 bei Teillast wirksam. Innerhalb der Schraubenfedersätze ist genügend Raum, um das erforderliche Spiel für Seitenbewegung zwischen den Pendelstangen 8 und den Federsätzen zuzulassen, und jedes^ seitliche Abbiegen der Schraubenfedern 13 und 14 erhöht die seitliche Nachgiebigkeit der Anordnung.

Eine durch eine Zugstange 17 gebildete elas^tisehe Verbindung ist an einem Ende an jedem Achsbüchsendeckel 18 befestigt und erstreckt sich von dieser Befestigungsstelle in Fahrzeuglängsrichtung gegen die geometrische Querachse des Fahrzeugs. An ihrem anderen .Ende ist die Zugstange 17 an einer vom Unterrahmen des Fahrzeugs abwärtsragenden Konsole 19 befestigt. Die Zugstange 17 ist mit dem Achsbüchsendeckel 3.8 durch ein Kugelgelenk verbunden (s. Fig. 3)j dieses enthält eine kugelschalenförmige Gummibuchse 20 In fester Verbindung mit dem Kugelgelenkauge 21 an der Zugstange 17 und die kugelige Qelenknabe 22 in Verbin-

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dung mit dem Achsbüchsendeckel 18. Die kugelige Gummibuchse 20 hat geringe Torsions- und Konussteifheit, aber hohe radiale * ι Steifheit und ist aus hysteresisarmem Gummi hergestellt, um ι die Wirkung des Versteifens bei kleiner Amplitude zu verringern. An ihrer Verbindung mit der Konsole 19 endet die Zugstange in eine Differentialgummifeder 2;5, durch deren Gummiteil die Zugstange IJ ihre Kräfte auf die Konsole 19 und so auf den FahrzeugkÖrper überträgt. Die. Differentiaigummifeder 25 ist aus sehr hysteresisarmem Gummi mit dem erforderlichen Grad ; von axialer Steifheit und geringer Konussteifheit ausgeführt. Wegen der geringen Konussteifheit ihrer Enden verursacht die Zugstange 17 geringe Behinderung der seitlichen Verschiebung des Pahrzeugkörpers gegenüber den Radsätzen.

Zwischen jeder Achsbüchse 2 und dem Rahmenteil 4b des Fahrzeugunterrahmens sind zwei hydraulische Pämpfer~.24 und 25 vonlastabhängiger Type angeordnet, wie sie beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 125 104 beschrieben sind. Diese hydraulischen Dämpfer 24 und 25 sind in senkrechten Querebenen des Fahrzeugs angeordnet und gegen die senkrechte und waagerechte Richtung geneigt, um sowohl seitliche als auch senkrechte Dämpfung; hervorzubringen. Da sie lastabhängig sind, wächst ^! diese Dämpfung mit Zunahme der Nutzlast. Die Dämpfer 24 und 25 sind so angeordnet, daß Rollbewegungen um obere und untere Schwingachsen des Fahrzeugs entsprechend gedämpft werden. Durch paarweise Anbringung der Dämpfer an jeder Achsbüchse ist Sicherheit gegen Versagen geschaffen.

An ihren oberen Enden sind die Dämpfer 24 und 25 an vom Rahmenteil 4b herabhängenden Konsolen 26 und 27 gelagert. An ihren unteren Enden sind die Dämpfer 24 und 25 mit der am Unter- j teil der Achsbüchse befestigten Konsole 28 verbunden. Die Enden der Dämpfer 24 und 25 sind mit kugeligen Gummibuchsen von angemessener axialer Steifheit und geringer Konussteifheit I ausgerüstet. j

Die beschriebene Radsatzan^ordnung und Aufhängung ist so beschaf* fen, daß sie unter einen normalen Waggonrahmen paßt und die ;

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Verwendung von am Rad gelagerten Scheibenbrerasen mit den zugehörigen Tastern und Gestängen gestattet. Die Fahrzeugrahmenteile 4c und 4d sind zusätzlich zum normalen Unterrahmen eines ! Vierradfahrzeugs vorhandene Versteifungsteile» ■

Eine Anpassung an die Radabnutzung kann durch Entfernen von .· Einlagen zwischen der Achsbüchse 3 und der unteren Konsole 28 j für die Lagerung der Dämpfer und Einfügung der Einlagen zwischen · der Achsbüchse 3 und den oberen Balken 5 erfolgen.

Die Längsbewegung der Aufhängung ist durch das Spiel zwischen den Enden des Balkens 5 und den benachbarten Flächen der Konsolen 16 begrenzt. Ein senkrecht wirkender Anschlag 29 kann zwischen dem Balken 5 und dem Unterrahmen des Fahrzeugkörpers vorgesehen sein. Ein seitlicher Anschlag 30 kann auch an einem zwischai den oberen T-ragkonsolen 26 und 27 für die Dämpfer befindlichen Fortsatz $1 angebracht werden, der mit dem Balken 5 nach entsprechend großer Seitenbewegung des-selben in Berührung kommt.

In der abgewandelten^orm eines Fahrzeugs nach Fig. 6-12 sind ebenfalls die Räder 1 eines Radsatzes fest auf einer Triebachse 2 angebracht (Fig. 8), die an jedem Ende von einer [ Wälzlagerachsbüchse 5 getragen wird.

Von jeder Seite der Achsbüchsen J ragen paarweise, im wesentlichen waagerecht in Längsrichtung des Fahrzeugs,Kragfedern in Form von verjüngten Blattfedern 40 vor. Die Blattfedern 40 sind an der jeweils zugehörigen Achsbüchse 3 mittels eines an dieser angeschraubten Teils 41 angebracht. Der Teil 41 ragt auch hakenförmig bei 42 aufwärts (Fig. 8), wo er einen Anschlag bildet, der bei Berührung mit einem damit zusammenwirkenden Gegenanschlag 4j5 am Fahrzeugrahmenteil 4e wirksam wird und die senkrechte Aufwärtsbewegung des Fährzeugkörpers begrenzt. Ein Steg 44 am Teil 41 (s. Fig. 6) bildet einen Anschlag, der mit ^! einem am Fahrzeugkörper befestigten U-fÖrmigen Teil 45 zusammen- . wirkt und eine Seitenbewegung des Fahrzeugkörpers gegenüber dem Radsatz begrenzt.

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Jedes Paar von Blattfedern 40 trägt an den anderen Enden gegeneinander um 90° winkelversetzte Schneidenlagerungen 6 und 7 (s. insbesondere Fig. 9). Pendelstangen 8 hängen,an den Schneidenlagerungen 6 und durchsetzen nach unten Öffnungen in den Lagerteilen 6 und 7 und den Federn 40. Die aus Fig. 7 ersichtliche Abrundung der Lagerschneide und der damit zusammenwirkenden Vertiefung am oberen Ende jeder Pendelstange 8 gestattet eine Bewegung des Radsatzes in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers .

An ihrem unteren Ende haben die Pendelstangen 8 Schneiden 10, deren Schneiden mit Teilen 12 zusammenwirken, welche die unteren Enden von Gummiorganen 46 tragen. Diese stoßen mit ihrem oberen Ende an Platten 47 und haben den Zweck, durch Achsenbewegungen in waagerechter Ebene verursachte leichte Neigungen und Kreisschwingungen der Pendelstangen zuzulassen. Die Platten 47 : tragen Federn 48, die so mit den Gummiorganen 46 in Reihe j liegen, wobei die oberen Enden der Federn 48 sich gegen Boden- ! platten 49 an den unteren Enden von Konsolen 5° stützen, die ; vom Fahrzeugkörper abwärtsragen. Von der Bodenplatte 49 ragt > nach unten ein Kragen 51 zur Führung der Feder 48, der auch ; als Anschlag wirkt und die Feder 48 nach einer bestimmten Zu- '< sammendrückung unwirksam macht. Auf diese Weise bewirken die \ Blattfedern 40 und Schraubenfedern 48 die senkrechte Federung ; des Fahrzeugkörpers, Bei leichten Belastungen sind die Schraubenfedern 48 und die Blattfedern 40 in Tätigkeit. Bei gewisser t Teillast werden die Schrauben-federn 48 durch den an die Platte • 47 anstoßenden Kragen 51 unwirksam gemacht, welche Platte dann gegenüber dem Teil 12 ein starres Widerlager bildet und bei schwereren Lasten unbeweglich bleibt.

Wie in der zuerst beschriebenen Ausführungsform eines Fahrzeugs i ist an jeder Achsbüchse 3 ein durch eine Zugstange 17 gebildetes; elastisches Zwischenglied befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels Gelenkaugen 52 an der Achsbüchse JJ und an dieser Be- \ festigungssteile.hat die Zugstange 17 eine Kugelverbindung, wie in Fig. 12 gezeigt. An ihrem anderen Ende ist die Zugstange 17

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mit einer Reihe von Gummischeiben 53 versehen, die zwischen sich eine mit dem Fahrzeugkörper durch den Teil 55 und die Konsole verbundene Platte 54 einschließen. Die Scheiben 53 sind zwischen Endplatten 56 eingespannt und die Pressung ist mittels der Mutter 57 einstellbar (Fig. 11). Mit der Stange 17 gleichachsige und an der Platte 54 befestigte Teile 58 ragen bis auf eine bestimmte Entfernung an die Endplatten 56 heran und ergeben ein Anschlagsspiel in Längsrichtung.

Die beiden hydraulischen Dämpfer 24 und 25 sind zwischen jeder Achsbüchse 3 und dem Rahmen 4 angeordnet! jeder liegt in einer Querebene des Fahrzeugs und ist gegen die senkrechte und seitliche Richtung geneigt. In der Zeichnung haben die beiden Dämpfer an derselben Achsbüchse die gleiche Neigung und sind beide von dieser nach außen geneigt. In abgewandelter Form kann der eine Dämpfer nach außen und der andere nach innen, oder

nach
können beide/innen geneigt sein.

- Ansprüche -

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Claims

Ansprüche

Vierradschienenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugkörper auf jedem Radsatz mittels einer Aufhängeanordnung gelagert ist, die eine senkrechte Federung, seitliche Aufhängemittel von geringer Steifheit in Seitenrichtung, elastische mit dem Radsatz und dem Fahrzeugkörper reibungs- und totgangsfrei verbundene Aufhängemittel zum Abfangen von Auslenkbewegungen und zur Schaffung bestimmter Steifheit gegen solche, sowie Dämpfungsmittel zum Dämpfen von Bewegungen sowohl in senkrechter als auch waagerechter Richtung umfaßt. _ -

' 2. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die senkrechte Federung Schraubenfedersätze aus konzentrischen inneren und äußeren Schraubenfedern enthält, wovon die einen nur zwischen Teil- und Vollast wirksam sind (Fig. 1-5).

3. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Federung wenigstens teilweise durch Kragfedern (40) hervorgebracht wird (Fig. 6-12).

4. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Federung Kragfedern und Schraubenfedern in Kombination enthält, wobei Schraubenfedern zwischen einer bestimmten Teillast und Vollast untätig sind, indem sie durch feste Anschlagteile am Fahrzeugkörper und am Radsatz überbrückt werden.

5. Vierradschienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Aufhängemittel Pendelstangen (8) mit Schneidenlager (6,10) an ihren oberen und unteren Enden enthalten.

6. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungen an einem Ende der Pendelstangen (8) elastische Einlagen (7) enthalten, die relative Drehbewegung . zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Radsatz ohne wesentliche

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Behinderung durch die Schneidenlagerungen Jener Stangen zulassen.

7. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenlagerung· an mindestens einem Ende jeder Pendelstange (8) eine abgerundete Lagerschneide hat, die eine Schaukelbewegung der Pendelstange in Fahrzeuglängsrichtung zuläßt.

8. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 1 mit zur senkrechten Federung dienenden Schraubenfedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelstangen (8) der seitlichen Aufhängung axial durch die Schraubenfedern hindurchragen und am„ oberen Ende eine über eine Gummiunterlage (7) vom Radsatz getragene Schneidenlagerung (6), am unteren Ende eine die Schraubenfedern von unten stützende Schneidenlagerung (1O) haben, welche Schraubenfedern sich an ihrem oberen Ende gegen den Fahrzeugkörper stützen, wobei die Schneidenlagerungen mindestens an den oberen Enden der Pendelstangen (8) durch Abrundung ihrer Lagerschneiden eine Schaukelbewegung der Pendelstangen in Fahrzeuglängsrichtung zulassen.

9. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Federung eine Mehrzahl von Kragfedern (4o) und die seitliche Aufhängung Pendelstangen (8) enthält, wobei jede Kragfeder (40) an einem Ende an einem zugehörigen Radsatz befestigt ist, und am anderen Ende mittels einer Schneidenlagerung eine Pendelstange trägt, die ihrerseits an ihrem unteren Ende eine Schneidenlagerung hat und den Fahrzeugkörper durch eine Reihenschaltung einer Gummieinlage (46) und einer Schraubenfeder (48) oder durch eine Gummifederung trägt (Fig. 9).

10. Vierradschienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung zum Abfangen von Auslenkbewegungen in Verbindung mit jedem Radsatz

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j ein Paar Zugstangen (17) enthält, die zwischen ihren Verbindungen mit dem Radsatz und dem Fahrzeugkörper in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen und symmetrisch zur Längsmittellinie des

j Fahrzeugs angeordnet sind, wobei eine der Verbindungen Jeder Zugstange (17) durch eine Gummifederung von geringer Konussteif-

'. heit und verhältnismäßig hoher axialer Steifheit, und die andere Verbindung durch ein allseitige Bewegung zulassendes Kugelgelenk bewirkt ist.

11. Vierradschienenfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekenn- \ zeichnet, daß das Kugelgelenk eine mit anliegenden kugeligen Teilen verbundene kugelschalenförmige Gummibuchse (20) von geringer Konussteifheit und verhältnismäßig hoher radialer

W Steifheit ist.

12, Vierradschienenfahrzeug nach einem der vorangehenden An-

die

sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß/aus Kolben und Zylinder bestehenden hydraulischen Dämpfer (24,25) in einer senkrechten Querebene des Fahrzeugs und gegen die senkrechte und waagerechten Richtungen geneigt gelagert sind.

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