DE19717753A1

DE19717753A1 - Spurwechselradsatz für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE19717753A1
Application number: DE19717753A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Jendricke; Matthias Dipl Ing Schwartze; Hans Dipl Ing Holland; Walter Dipl Ing Rode; Hartmut Dipl Ing Koch; Guenter Dipl Ing Schulz
Original assignee: RADSATZFABRIK ILSENBURG GmbH; Deutsche Bahn AG
Current assignee: RADSATZFABRIK ILSENBURG GmbH; Deutsche Bahn AG
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-12
Also published as: EP0873930A1; DE59802192D1; ES2168723T3; EP0873930B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spurwechselrad satz für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind bereits nach DD 41 590 Spurwechselradsätze mit umlaufender Kipphebelverriegelung bekannt, deren Steuerelemente für die Ent- und Verriegelungsbetäti gung am Radsatzlager angeordnet sind und die Verschie bung der Verriegelungshülse durch axial bewegliche Druckstößel, die gegen eine durch Druckstangen mit der Verriegelungshülse verbundenen Steuerscheibe drücken. Diese Spurwechselradsätze erfordern zum einen sehr kräftig ausgeführte Steuerscheiben mit langen Führungen und Durchbrüchen in der Radscheibe, um die Verbindung zwischen Steuerscheibe und Verriege lungshülse durch Druckstangen zu ermöglichen, und zum anderen für jede Radsatzlagerbauart ein spezielles mit den erforderlichen Steuerelementen ausgerüstetes Radsatzlager, sowie nutartige Eindrehungen in der Radscheibe, zur Anordnung von Schutzhülsen zum Schutz vor Staub und klimatischen Einflüssen.

Desweiteren sind nach Artikel "Radsätze mit veränder licher Spurweite" in der Zeitschrift Schienen der Welt, Heft 4 1982 (Seiten 119-128) Spurwechselradsät ze bekannt, bei denen zur axialen Verschiebung der Verriegelungshülse am Fahrwerksrahmen gelagerte Ge stänge benötigt werden und zur drehfesten Kupplung zwischen dem Rad und der Radsatzwelle drei Gelenkhebel angeordnet sind. Desweiteren sind nach diesem Artikel Fahrwerke mit veränderlicher Spurweite be kannt, bei denen jeweils zwei Halbradsätze unabhängig voneinander in speziellen Radsatzlagergehäusen ver schiebbar und in der jeweiligen Spurweitenstellung verriegelbar gelagert sind, die während des Spurwech selvorganges vollständig entlastet werden müssen und bei denen infolge der fehlenden durchgehenden Rad satzwelle die axialen Kräfte durch einen verstärkten Rahmen oder einen Hilfsrahmen übertragen werden. Weiterhin ist nach Artikel "Eisenbahnradsatz VEVEY mit veränderlicher Spurweite in der ETR, Heft 4/1974 ein Spurwechselradsatz bekannt, bei dem unabhängig voneinander frei rotierende Räder axial verschiebbar auf einer feststehenden Achse gelagert sind, der Ver riegelungsmechanismus innerhalb der hohlen Achse angeordnet ist und die Achse an ihrem Umfang Durchbrü che für die Kupplung zwischen den Rädern und dem Ver riegelungsmechanismus aufweist.

Diese bekannten Spurwechselradsätze besitzen in Abhän gigkeit von ihren Ausführungen jedoch den Nachteil, daß sie für jede Radsatzlagerbauart ein spezielles mit den Steuerelementen ausgeführtes Radsatzlager be nötigen und die Radscheibe mit Durchbrüchen und mit nutartigen Eindrehungen versehen ist und diese Span nungsverteilung in der Radscheibe nagativ beeinflus sen, wobei zusätzliche schwere Gestänge am Fahrwerks rahmen und außenliegende Gelenkhebel zur drehfesten Kupplung zwischen Radsatzwelle und Rad benötigt wer den wodurch der Freiraum zwischen den Radscheiben stark eingeschränkt wird, und daß teilweise zur Über tragung der axialen Kräfte ein zusätzlicher Hilfsrah men benötigt wird. Nach DE 14 55 150 A1 ist ein Spur wechselradsatz für Schienenfahrzeuge mit axial auf der Achswelle verschiebbaren Schienenrädern bekannt, bei dem ein Kipphebel vorgesehen ist, der die Verbin dung von einer aufgepreßten Auflaufscheibe hin zu der Nabe des Rades herstellt. Dieser Hebel wirkt bei äußerer Stellung des Rades als Distanzelement und bei innerer Stellung des Rades als eingerastetes Element. Nachteilig bei dieser Ausführung ist die zusätzliche Anordnung eines Anschlages auf der Radsatzwelle für die Begrenzung der äußeren Stellung des Rades. Weiter hin ist durch die geometrische Ausbildung und Anord nung des Kipphebels keine exakte Arretierung des Rades auf der Radsatzwelle möglich, da beim Aushebeln der im starren Zustand eingestellte Abstand zwischen dem Rad und der Auflaufscheibe vergrößert wird und der Hebel beim Aushebeln Reibungskräfte überwinden muß und dadurch auch einem höheren Verschleiß unter liegt. Der durch Verschleiß im Laufe der Zeit kürzer gewordene Hebel vergrößert das axiale Spiel und damit ist im Fahrbetrieb keine exakte Feststellung des Rades auf der Radsatzwelle mehr möglich. Das zieht nach sich, daß mit dem größeren Spiel der Verschleiß progressiv ansteigt. Nachteilig wirkt sich weiterhin aus, daß der Spurwechsel nur bei vollständig entlaste ten Radsatz und zusätzlich angeordneten Auflaufschei ben durchgeführt werden kann. Desweiteren haben diese bekannten Radsätze den Nachteil, daß sie nur für eine max. Radsatzlast von 20 t geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spur wechselradsatz mit einer Steuerung der Ent- und Ver riegelung direkt am Verriegelungsmechanismus zu schaf fen, bei der die Verschiebung der Radscheiben während des Spurwechselvorganges beim Befahren einer speziel len zwischen den Gleisen mit unterschiedlichen Spur weiten ausgebildeten Spurwechselanlage selbsttätig erfolgt und ohne zusätzliche manuelle Tätigkeiten bei maximaler Radlast von 23,5 t möglich ist, leichtgängig funktioniert und im Betrieb eine spielfreie und damit auf Dauer verschleißarme Arretierung des Rades auf der Radsatzwelle gewährleistet, wobei eine definierte Feststellung und Belastung des Rades unabhängig von der Einsatzzeit erreicht wird und ein verklemmungs freies Verschieben der Verriegelungshülse durch beson dere Ausbildung der Führungsflächen während des Spur wechselvorganges möglich ist, wobei keine speziellen Radsatzlager, keine durchbrochenen Radscheiben, keine nutartigen Eindrehungen in der Radscheibe, keine zusätzlichen Auflaufscheiben, keine zusätzlichen En triegelungsgestänge, keine Hilfsrahmen, keine außen liegenden Gelenkhebel bzw. in der Radscheibe einge brachte Mitnehmerbolzen benötigt werden und die gesam te Verriegelungsbetätigung platz- und gewichtssparend ausgebildet ist und die Wartung und Instandhaltung einfach ausgeführt werden kann.

Die Lösung wird durch die Merkmale des Patentanspru ches 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch den erfindungsgemäß aufgebauten Spurwechselrad satz wird erreicht, daß über einen fest mit der in nenliegenden Verriegelungshülse verbundenen Entriege lungsring die axialen Kräfte zur Verschiebung der Verriegelungshülse von den Führungsschienen der Spur wechselanlage eingeleitet werden, Druckfedern, die innerhalb der Verriegelungshülse zwischen deren Stirn seite und dem Kupplungsstern eingebaut sind und die Verriegelungshülse in ihre Endlage (verriegelte Stel lung) drücken. Die Erfindung wird vorteilhaft in Verbindung mit besonders stark ausgewellten Radschei ben, z. B. Vollräder nach DE 31 17 572 C2 mit nach innen verlängerter Radnabe angewendet, bei dem der Übergang vom Scheibenblatt zu den trapezförmigen Nuten in der Radnabe für die Spurweite von 1435 mm stetig und ohne Kanten verläuft, und damit eine gleichmäßige Spannungsverteilung gewährleistet wird und der bei dieser Radform kleinere Nabendurchmesser einen kleinen Durchmesser der Verriegelungshülse ermöglicht, wobei die Verriegelungshülse in ihrer ent riegelten Stellung den bei dieser Radform, infolge der starken Wölbung des Scheibenblattes, vorhandenen Freiraum ausnutzt und dadurch die Verriegelungshülse so lang ausgeführt werden kann, daß das Verhältnis des Abstandes der horizontalen Krafteinleitung für den Entriegelungsvorgang in den Entriegelungsring (Maß a) zur Entfernung der zur axialen Verschiebung der Verriegelungshülse notwendigen Führungen am Kupp lungsstern (Maß b) so ausgeführt ist, daß ein Verklem men bei ungünstigem Kraftangriff verhindert wird und trotzdem ein großer Freiraum zwischen den beiden Ver riegelungshülsen erhalten bleibt, daß mehrere Kipphebel mit den trapezförmigen Flächen und darüber liegen den Keilen mit anschließenden geraden Flächen in einem fest mit der Radsatzwelle verbundenen Kupplungsstern drehbar gelagert und von den in der Verriegelungshülse angeordneten Konturenplatten so ge steuert werden, daß zu Beginn des Entriegelungsvorgan ges eine relativ große axiale Verschiebung der Verrie gelungshülsen eine geringe vertikale Anhebung der Kipphebel zur Folge hat, bei weiterer kurzer axialer Verschiebung die Kipphebel vollständig aus den tra pezförmigen Nuten der Radnabe gehoben und bei weite rer axialer Verschiebung in dieser Stellung gehalten werden, wodurch eine Berührung der keilförmigen Flä chen der Kipphebel mit dem inneren Rad der Verriege lungshülsen verhindert wird, die trapezförmigen Flä chen der Kipphebel in die trapezförmigen Nuten der nach innen verlängerten Radnabe einrasten und dadurch die Radscheibe spielfrei in der jeweiligen Spurweiten stellung verriegeln, und die drehfeste Kupplung zwi schen Radsatzwelle und axial verschiebbarer Radschei be durch im Kupplungsstern und der verlängerten Radna be angeordneten Klauenkupplungen erfolgt. Die Verrie gelungshülse ist geteilt ausgeführt, wodurch die Wartung und Instandhaltung des gesamten Verriegelungs mechanismusses besonders einfach ermöglicht wird. Dadurch, daß die Verriegelungshülse den gesamten Ver riegelungsmechanismus umschließt und der Verriege lungsmechanismus und der Schiebesitz zwischen der Rad satzwelle und der in der Radnabe eingepreßten Kuststoffbuchse durch flexible, nichtmetallische Werkstoffe abgedichtete ist, wird der Verstellmecha nismus vollständig vor Staub und klimatischen Einflüs sen geschützt.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Spurwechselradsatzes,

Fig. 2 die Radscheibe in verriegelter Stellung,

Fig. 3 die Radscheibe bei vollständig entriegelter Stellung,

Fig. 4 Einzeldarstellung des Kipphebels,

Fig. 5 Teil der Verriegelungshülse,

Fig. 6 Einzelheit "Z" nach Fig. 5.

Nach Fig. 1 bis 3 sind auf einer Radsatzwelle 1 ein Kupplungsstern 2 aufgepreßt, an dem vorzugsweise drei Kipphebel 3 mit an einem Ende trapezförmigen Flächen 4 über Lager 21 beweglich angeordnet sind. An diesem Kupplungsstern 2 sind Führungsflächen 19 vorgesehen, auf der der innere Rand einer Verriegelungshülse 7 während des Ent- und Verriegelungsvorganges gleitet. In einer nach innen verlängerten Radnabe 5 einer Rad scheibe 6 sind trapezförmige Nuten 20 eingearbeitet, in die die trapezförmigen Flächen 4 der Kipphebel 3 einrasten. Damit ist eine spielfreie, kraft- und form schlüssige Verbindung zwischen der Radsatzwelle 1 und der axial verschiebbaren Radscheibe 6 gewährleistet. Die über eine Schraubenverbindung 25 in zwei Hälften geteilte Verriegelungshülse 7 wird durch Druckfedern 8 über die Kipphebel 3 geschoben. Auf den Kipphebeln 3 nach Fig. 4 befindet sich eine keilförmig geneigte Fläche 9 mit daran anschließender gerader Fläche 10. Der innere Rand der Verriegelungshülse 7 nach Fig. 5 und 6 ist in entsprechender Neigung dieser keilförmi gen Flächen 9 mit anschließenden geraden Flächen 10 des Kipphebels 3 mit einer geneigten Fläche 22 und einer geraden Fläche 23 ausgebildet. Somit werden die Kipphebel 3 in die Verriegelungsstellung gedrückt. Die an einem Radkranz 11 angreifenden horizontalen Kräfte sind bestrebt, die Radscheiben 6 in axialer Richtung zu verschieben. Durch die keilförmigen Flä chen 4 an der Nase und 9 an der Oberseite des Kipphe bels 3, die sich mit den keilförmigen Flächen der Radnabe 5 und der geneigten Fläche 22 der Verriege lungshülse 7 berühren, besteht das Bestreben, den Kipphebel 3 aus den trapezförmigen Nuten 20 der Radna be 5 anzuheben und die Verriegelungshülse 7 axial in die jeweilige Entriegelungsstellung zu verschieben, was durch die an die keilförmigen Flächen 9 anschlie ßenden geraden Flächen 10 der Kipphebel 3 und der Flächen 23 der Verriegelungshülse 7 verhindert wird. Dadurch ist die Radscheibe 6 während der Fahrt sicher verriegelt. Die Kipphebel 3 werden von den in der Verriegelungshülse 7 angeordneten Konturenplatten 17 so gesteuert, daß zu Beginn des Entriegelungsvorgan ges eine relativ große axiale Verschiebung der Verrie gelungshülse 7 eine geringe vertikale Anhebung der Kipphebel 3 zur Folge hat und bei anschließender geringer axialer Verschiebung der Verriegelungshülse 7 die Kipphebel 3 vollständig aus den trapezförmigen Nuten 20 der Radnabe 5 gehoben und bei weiterer axialer Verschiebung der Verriegelungshülse 7 in dieser Stellung gehalten werden. Während des Spurwechselvor ganges beim Befahren einer für diesen Radsatz ent wickelten, in der Fig. 1 nur angedeuteten Spurwechse lanlage 26 wird durch Führungsschienen 27 der Spur wechselanlage 26 eine horizontale Kraft auf einen En triegelungsring 12 des Spurwechselradsatzes ausgeübt und dadurch die Verriegelungshülse 7 in Richtung Rad scheibe 6 axial verschoben. Am inneren Spannrand der Radscheibe 6 ist ein Ring 13 eingeschrumpft. Zwischen dem Ring 13 und dem äußeren Rand der Verriegelungshül se 7 ist zum Schutz des Verriegelungsmechanismusses gegenüber Staub und klimatischen Einflüssen eine Ab dichtung 14 aus nichtmetallischem Werkstoff angeord net. Zum Schutz eines Schiebesitzes 30 der Radsatzwel le 1 ist zwischen der äußeren Radnabe und einem auf der Radsatzwelle 1 zum Radsatzlager 18 gehörenden Labyrinthring 15 eine analoge Abdichtung 16 vorhan den.

Der Spurwechselvorgang während des Befahrens der Spurwechselanlage 26 erfolgt in drei Phasen wie folgt:

Phase I

In der Spurwechselanlage 26 werden durch konisch nach außen verlaufende Führungsschienen 27 axiale Kräfte auf die Entriegelungsringe 12 ausgeübt. Dadurch wird die Verriegelungshülse 7 axial in Richtung Radscheibe 6 verschoben, wodurch die Druckfedern 8 zusätzlich gespannt werden. Der durch die axiale Verschiebung der Verriegelungshülse 7 entstehende Kontakt zwischen den in der Verriegelungshülse 7 angeordneten Konturen platten 17 und den Enden der Kipphebel 3 bewirkt ein Ausheben der trapezförmigen Flächen 4 der Kipphebel 3 aus den trapezförmigen Nuten 20 der Radnabe 5. Nach Phase I sind die Radscheiben 6 vollständig entriegelt und können axial verschoben werden. Die Rillenschie nen 28, in denen die Spurkränze der Radscheiben 6 laufen, verlaufen in dieser Phase parallel zueinan der.

Phase II

Die zur Entriegelung angeordneten Führungsschienen 27 verlaufen parallel und gewährleisten so die entriegel te Stellung. Die Rillenschienen 28, in denen die Spur kränze des Spurwechselradsatzes laufen, verlaufen in dieser Phase konisch und ermöglichen damit die axiale Verschiebung der Radscheiben 6 in die neue Spurweiten stellung.

Phase III

Die Führungsschienen 27 verlaufen konisch nach innen, wodurch sich die axialen Kräfte auf die Entriegelungs ringe 12 kontinuierlich bis auf den Wert Null reduzie ren. Durch die Federspannung der Druckfedern 8 werden die Verriegelungshülsen 7 in ihre Ausgangsstellung nach innen verschoben, wodurch die Kipphebel 3 durch die Berührung ihrer keilförmigen Flächen 9 mit den geneigten Flächen 22 der Verriegelungshülse 7 in die trapezförmigen Nuten 20 der Radnabe 5 gedrückt werden und die Radscheibe 6 dadurch sicher verriegelt wird. Die Rillenschienen 28 verlaufen in dieser Phase wie der parallel zueinander.

Es ist denkbar und im Sinne der Erfindung, bei klei nen Raddurchmessern ohne Entriegelungsring 12 die Verschiebung direkt an der Verriegelungshülse 7 vorzu nehmen.

Bezugszeichenliste

1

Radsatzwelle

2

Kupplungsstern

3

Kipphebel

4

Fläche [trapezförmig/Nase des Kipph.]

5

Radnabe

6

Radscheibe

7

Verriegelungshülse

8

Druckfeder

9

Fläche [keilförmig/Rücken des Kippheb.]

10

Fläche [gerade/Rücken des Kipph.]

11

Radkranz

12

Entriegelungsring

13

Ring

14

Abdichtung

15

Labyrinthring

16

Abdichtung

17

Konturenplatte

18

Radsatzlager

19

Führungsfläche

20

Nut [trapezförmig/innere Radnabe]

21

Lager

22

Fläche [geneigte/Innenseite Hülse)

23

Fläche

24

Vorsprung

25

Schraubenverbindung

26

Spurwechselanlage

27

Führungsschiene

28

Rillenschiene

29

Gleitplatte

30

Schiebesitz
a
Maß b
Maß

Claims

1. Spurwechselradsatz für Schienenfahrzeuge mit axial auf der Radsatzwelle verschiebbaren Radscheiben und umlaufender Kipphebelverriegelung, bei dem die Ver schiebung der Radscheiben während des Spurwechselvor ganges beim Befahren einer speziellen zwischen den Gleisen mit unterschiedlichen Spurweiten ausgebilde ten Spurwechselanlage erfolgt, dadurch gekennzeich net, daß eine kompakte Ent- bzw. Verriegelungseinheit innen von einer Radeinheit angeordnet ist und am radabgewandten Ende der Ent- bzw. Verriegelungsein heit ein Entriegelungsring (12) direkt mit einer Spurwechselanlage (26) gehörenden Führungsschiene (27) korrespondiert und die Ent- bzw. Verriegelungs einheit aus einem Kupplungsstern (2), aus mindestens einem Kipphebel (3), einer verlängerten Radnabe (5), einer Verriegelungshülse (7) besteht, wobei der Kupp lungsstern (2) auf einer Radsatzwelle (1) aufgepreßt und mit den Kipphebeln (3) über Lager (21) verbunden ist und das am längeren Ende des Kipphebels (3) tra pezförmig ausgebildete Nasenteil in eine der trapezförmigen Nuten (20) auf der nach innen verlän gerten Radnabe (5) eingreift, wobei eine geneigte Fläche (9) am oberen Rücken des Kipphebels (3) mit einer ebenso geneigten Fläche (22) an der Innenseite der Verriegelungshülse (7) korrespondiert bzw. bei gering verschobener Stellung der Verriegelungshülse (7) mit einer geraden Fläche (10) an einer ebenfalls geraden Fläche (23) der Innenwandung der Verriege lungshülse (7) parallel anliegt und eine Konturenplat te (17) am inneren Ende der Verriegelungshülse (7) angeordnet ist und als Steuerelement dient und mit dem kurzen Teil des Kipphebels (3) korrespondiert, wobei die Verriegelungshülse (7) auf Führungsflächen (19) des Kupplungssternes (2) aufliegt und an einer Druckfeder (8), die sich an einem Vorsprung (24) des Kupplungssterns (2) abstützt, anliegt und die Verrie gelungshülse (7) beidseitig mittels Abdichtungen (16 bzw. 14) den Innenraum der Ent- bzw. Verriegelungsein heit bzw. einen Schiebesitz (30) verschließt

2. Spurwechselradsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die zur axialen Führung der Verriege lungshülse (7) am Kupplungsstern (2) angeordneten Führungsflächen (19) mit Reibkraft verringernden Gleitplatten (29) ausgerüstet sind.

3. Spurwechselradsatz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (27) direkt mit der Verriegelungshülse (7) korrespondiert.

4. Spurwechselradsatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Radsatzwelle (1) zwischen den Verriegelungshülsen (7) eine oder mehrere Wellen bremsscheiben oder Bremstrommeln angeordnet sind.

5. Spurwechselradsatz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshülse (7) über Schraubenverbindung (25) mindestens einmal geteilt ausgeführt ist.

6. Spurwechselradsatz nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterhalb eines Radkranzes (11) eingepreßter Ring (13) zur Befestigung der Ab dichtung (14) gleichzeitig als schallabsorbierendes Bauteil in bekannter Weise gestaltet ist.