DE2023486A1 - Drehgestell-Schienenfahrzeug - Google Patents

Description

Dr. Ing. H. Negendsnk

Dipl. Ing. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmifz

8 München 15, Moecrfetr.23

Tel.5380586

Gloucester Railway Carriage
& Wagon Company, Limited

Bristol Road 11. Mai 1970

Gloucester, England Anwaltsakte M-1179

Drehgestell-Schienenfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Drehgestell-Schienenfahrzeug und insbesondere eine in ein Drehgestell-Schienenfahrzeug einbaubare Torrichtung zur Regulierung der selbsterregten,, dynamischen Instabilitätserscheinungen, welche die Drehgestelle von Schienenfahrzeugen bei kritischen Fahrgeschwindigkeiten - üblicherweise in höheren Geschwindigkeitsbereichen - entfalten.

Die dynamische Instabilität eines Drehgestellfahrzeugs bei kritischen Geschwindigkeiten, die als "Pendeln" bezeichnet wird, ist eine bekannte Erscheinung, der im Hinblick auf die für den modernen Schienenverkehr wichtige- Einführung von mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Güter-'Dransportfahrzeugen eine besondere Bedeutung zukommt. Die Pendelschwingungen können so stark sein, daß sie zu einem Entgleisen führen, und zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten sind Reibeinrichtungen geschaffen worden, die zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugaufbau angeordnet sind. Diese Reibeinrichtungen erzeugen eine Reibkraft, welche einer Horizontaldrehung der Drehgestelle entgegenwirkt, und hierdurch werden die

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selbsterregten Schwingungen bei den kritischen Geschwindigkeiten gedämpft; falls jedoch die zu diesem Zweck erzeugte Reibungskraft ausreichend groß gewählt wird, ist die Widerstandskraft, die einer Drehung des Drehgestelles bei engen KurTenfahrten, insbesondere beim Durchfahren von für niedrige Geschwindigkeiten ausgelegten Kurven, entgegenwirkt,, zu groß. Tatsächlich besteht die Gefahr, daß mit derartigen Reibeinrichtungen ausgerüstete Schienenfahrzeuge infolge der Unfähigkeit der Drehgestelle, engen Kurven zu folgen, entgleisen.

Erfindungsgemäß soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die bei kritischen Geschwindigkeiten für eine ausreichende Dämpfungswirkung sorgt, die Drehung der Drehgestelle beim Durchfahren enger Kurven jedoch nicht unzulässig stark behindert.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Dämpfungsvorrichtung für ein Drehgestell-Schienenfahrzeug, die gekennzeichnet ist durch relativ zueinander bewegbare, am Drehgestell bzw. Fahrzeugaufbau befestigte Reibungskörper, die in gegenseitige reibschlüssige Anlage gedrückt sind und einer Drehung des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeug-aufbau entgegenwirken, wobei jedoch der Reibschluß in engen Kurvenfahrten des Schienenfahrzeugs entsprechenden Relativlagen der Reibungskörper zumindest teilweise aufgehoben ist.

Die Reibungskörper können unmittelbar durch das Gewicht des Fahrzeugaufbaus in reibschlüssige Anlage gedrückt sein_s jedoch ist au diesem Zweck vorzugsweise eine Federvorrichtung vorgesehen_f, die mindestens eine Feder enthält, deren Druckkraft regulierbar ist,

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um den durch die Dämpfungsvorrichtung erzeugten Reibwiderstand in vorgebbarer Weise einzustellen. Die Federkraft kann durch einen schwenkbar angeordneten Hebel an die Reibungskörper überfragen werden, wobei der Hebel einen den einen der Reibungskörper bildenden Reibklotz gegen eine Reibfläche des anderen Reibungskörpers drückt. Diese Reibfläche kann durch ein an dem gegossenen oder maschinell bearbeiteten Gehäuse der Dämpfungseinrichtung angebrachtes Reibpolster oder -futter gebildet sein, wobei die Federvorrichtung und der Hebel am Gehäuse angeordnet sind.

Der zwischen dem Hebel und der Reibfläche gleitfähig angeordnete Reibklotz kann mit einer aus dem Gehäuse führenden Anschlußstange verbunden sein;' diese Anschlußstange kann ein mit dem Drehgestell oder Fahrzeugaufbau verbindbares, nachgiebig elastomeres Federglied aufweisen, wodurch Fehleinstellungen ausgeglichen werden " und der Dämpfungsvorgang elastisch erfolgt.

Der federbelastete Hebel kann an dem Reibklotz über eine Lager-

und Drehzapfenanordnung angreifen, die in der mittleren Ruhelage g des Reibklotzes, welche einer Geradeauseinstellung des Drehgestells entspricht, derart positioniert ist, daß die Federkraft im rechten Winkel zum Reibklotz angreift. Wenn daher eine Relativbewegung der Reibungskörper erfolgt, erhält die Angriffslinie der

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anliegenden Kraft eine im/stärker werdende Neigung und infolgedessen nimmt die senkrechte Kraftkomponente, d.h. die im rechten Winkel zum Reibungsklotz angreifende Kraftkomponente, ab, wodurch der Bewegung des Drehgestells in Relativlagen des Reibungsklotzes und des Gehäuses, welche dem Durchfahren einer scharfen Kurve

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- 4 -entsprechen, ein verringerter Reibwiderstand entgegenwirkt.

Wahlweise kann die federkraft vom Hebel an den Reibklotz durch eine Nockenanordnung übertragen werden, und die Nockenanordnung kann einen am Hebel angebrachten Nockenstößel enthalten, der mit einem am Reibklotz ausgebildeten Nockenprofil zusammenwirkt. Das Nockenprofil kann derart gewählt werden, daß die die Reibungskörper in reibschlüssige Anlage drückende Federkraft auf vorgegebene Weise verändert wird, und die Federkraft kann vollständig aufge-P hoben werden, wenn sich die Reibungskörper aus der mittleren Ruhelage um einen vorgegebenen Betrag relativ zueinander bewegt haben.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 eine Aufsicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht, in der einige Bauteile im Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 gezeigt sind,

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Seitenansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles,

Fig. 5 eine Teildarstellung des Nockenprofils der Fig. 4» Fig. 6 eine Teildarstellung eines abgewandelten Federgliedes,

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Mg. 7 eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles, und

Pig. 8 eine schematische Darstellung eines vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles.

Bei dem in den Fign. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse 1 vorgesehen, das einen Maschinenbearbeiteten, U-förmigen Rahmen mit einer am Fahrzeugunterrahmen befestigbaren Bodenplatte 2 und Seitenplatten 3 enthält, zwischen denen ein aus zwei identisch ausgebildeten, parallelen Lenkern bestehender Hebel 4 ■* auf den Drehbolzen 5 schwenkbar gelagert ist. Eine Feder 6 ist an ihrem unteren Federende an einem zwischen den Seitenplatten 3 ortsfest gehalterten Anschlag 7 abgestützt und greift an ihrem oberen Federende an einer Stange 8 an, welche bei 9 am im Sinne der Fig.3 rechts gelegenen Ende des Hebels 4 angelenkt ist. Somit beaufschlagt die Feder den Hebel 4 im Sinne der Fig. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, und eine auf die Stange 8 geschraubte Mutter 10 gestattet eine Einstellung der Federkraft.

Das G-Bhäuse 1 bildet einen der Reibungskörper der Dämpfungsvorrichtung, und der andere Reibungskörper wird durch einen schaufeiförmigen G-leitklotz 12 gebildet, dessen Hauptabschnitt 13 in flä- · chiger Reibanlage an einem geschichteten Reibbelag 14 anliegt, welcher an der Oberfläche der Bodenplatte 2 befestigt ist. Der reibschlüssige Eingriff wird durch die Feder 6 aufrechterhalten, wobei die Federkraft vom Hebel 4 über eine im Sinne der Fig. 3 am links gelegenen Ende des Hebels angebrachte lagermutter 15 und einen T-förmigen Drehbolzen 16 übertragen wird, welcher in

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Armen 17 des Klotzes 12 gelagert ist. Bei Einstellung der Dämpfungsvorrichtung wird die Feder 6 auf den gewünschten Reibungswiderstand eingestellt.

In der mittleren,, in den Zeichnungen gezeigten Ruhelage des Klotzes 12 steht der Bolzen 16 im rechten Winkel zu dem Hauptabschnitt 15 des Klotzes, und infolgedessen nimmt bei einer Relativbewegung der Reibungskörper 1 und 12 in sowohl der einen als auch der anderen Richtung die die Reibungsflächen in gegenseitige Anlage drückende Komponente der Federkraft mit zunehmender Neigung des Bolzens 16 gegenüber der Senkrechten stetig ab. Die Relativbewegung folgt aus der Gleitbewegung des Klotzes 12 auf dem Reibbelag H, wobei die Bewegung des Klotzes an einem Ende des Gehäuses 1 geführt wird und der Kbtz an diesem Ende mit einer Zug- und Druckstange 18 verbindbar ist, von der lediglich das eine Ende gezeigt ist und die mit dem Drehgestell des Schienenfahrzeugs verbunden werden kann. Wenn daher der Klotz 12 infolge der Bewegung des Drehgestells bei Kurvenfahrten entweder mit einer Zug- oder einer Druckkraft beaufschlagt wird, wird ein Reibungswiderstand erzeugt, der der Drehbewegung des Drehgestells entgegenwirkt. Wenn die Kurven enger werden, wird die Relativbewegung größer und der Reibungswiderstand kleiner, so daß eine ausreichende Dämpfungswirkung bei kritischen Geschwindigkeiten erzielt wird, die Drehung des Drehgestells beim Durchfahren einer engen Kurve jedoch nicht in unzulässiger Weise behindert wird.

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Die in den.Fign. 4 "bis 6 gezeigte Dämpfungsvorrichtung enthält ebenfalls ein am Fahrzeugunterrahmen befestigbares Gehäuse 1 und einen Gleitklotz. 12, der im Gehäuse 1 gleitet und in reibsehlüssigem Eingriff mit einem Reibbelag 14 steht, welcher an der Bodenplatte 2 des Gehäuses 1 befestigt ist. Eine Zug- und Druckstange verbindet wiederum den Gleitklotz 12 mit dem entsprechenden Fahrzeugdrehgestell, und ein mittels einer Feder 6 in einstellbarer Weise federbelasteter Hebel 4 drückt den Klotz 12 in reibschlüssige Anlage gegen den Belag 14.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 1 jedoch ein Gußteil und ein bedeutender Unterschied besteht darin, daß die Federkraft vom Hebel 4 an den Klotz 12 über eine Nockenanordnung übertragen wird, welche die Federbelastung aufhebt, nachdem die Reibungskörper 1 und 12 in der einen oder anderen Richtung aus der mittleren, gezeigten Ruhelage um einen vorgegebenen Betrag relativ zueinander verschoben wurden. Diese Nockenanordnung enthält ein erhabenes Nockenprofil 19, das an die Oberseite des Klotzes 12 angegossen ist,, wobei dieses Nockenprofil als Nockenplatte wirkt, und einen Nockenstößel in Form eines Tastrades 20, das drehbar am Hebel 4 angebracht ist. Das Nockenprofil ist im größeren Maßstab in Fig. 5 gezeigt, aus der hervorgeht, daß es mit symmetrisch angeordneten Zacken mit sanft ansteigenden Seitenflächen 20 und einem Platteau

in versehen ist, das eine mittlere Eindrückung 22 aufweist,/Welcher das Tastrad 20 in der mitU^ren gezeigten Ruhelage, d.h. in der Geradeausstellung des Drehgestells, einsitzt»

DaB Gehäusey\ ist an demjenigen Ende, von welchem aus die Stange 18 nach außen verläuft, mit einer aufrechten, hohlen Säule 23 "von

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im wesentlichen U-förmigem Querschnitt versehen, in welcher die Feder 6 untergebracht ist und welche mit einer öffnung 24 versehen ist, durch die das benachbarte Ende 25 dea Hebels 4 hindurchgreift. An der Säule 23 ist an der Unterkante der Öffnung 24 ein äußerer Ansatz 26 angeordnet, der einen Anschlag für das Ende 25 des Hebels bildet, wodurch der Hebel gehaltert und die Federkraft vom Klotz 12 entfernt wird, wenn das Tastrad 20 um einen vorgegebenen Betrag am Nockenprofil 19 hinuntergewandert ist«

Unmittelbar unterhalb des Ansatzes 26 verläuft die Anschlußstange 18 durch eine weitere in der Säule 23 ausgebildete Öffnung, und die Anschlußstange 18 ist an ihrem äußeren Ende mit einem■elastomeren Befestigungselement 27 verbunden, das in Sandwichform aufgebaut ist und wechselweise angeordnete, zu einer Einheit miteinander verklebte Stahlplatten 28 und Gummischichten 29 enthält. An dem Ton der Anschlußstange 18 abgewandten Ende ist das Befestigungselement 27 mit einem Befestigungsflansch 30 versehen, der mit dem Drehgestell verbunden wird. Somit wird die je nach der Drehrichtung des Drehgestells an der Anschlußstange 18 angreifende Zugoder Druckkraft zunächst von dem elastomeren Element 27 aufgenommen und der Gleitklotz 12 verschiebt sich nicht, bis der Reibungswiderstand zwischen dem Reibungiklotz und dem Reibbelag 14 überwunden wird, wobei dieser Reibungswiderstand von der vorgegebenen Federkraft, mit der das Tastrad 20 gegen den Gleitklota gedrückt wird, abhängig iet» Nach Überwindung dieses Reibungswiderstandes verschiebt eich der Klotz 12 und nach eineiVorgegebenen Verschie- -. bung in der einen oder anderen Richtung trifft das Hebelende 25 auf den Anechlag 26 auf und der Reibschluß wird vollständig aufge-

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hoben. Das Nockenprofil 19 kann in gewünschter Weise ausgebildet werden, so daß sich beispielsweise entweder eine allmähliche oder eine im wesentlichen plötzliche Entlastung der vom Klotz 12 erzeugten Reibungskraft ergibt.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das elastomere Element 27 nicht in Sandwichform ausfgebaut, sondern enthält zwei sich gegenüberliegende Konusse 31 und 32, die von ihren benachbarten Enden aus geneigt nach außen verlaufen und mit Gummihülsen 33 und 34 verklebt sind, welche die Konusse umschließen und mit ent- f sprechenden, sich gegenüberliegenden, konischen Sitzflächen verbunden sind, welche in einer Muffe 35 ausgebildet sind, wobei ein Befestigungsflansch 36 vorgesehen ist. Ein derartiges elastomeres Element läßt sich natürlich auch in Verbindung mit anderen er&ndungsgemäßen Dämpfungsvorrichtungen, insbesondere in Verbindung mit der in den Fign« 1 bis 3 gezeigten Dämpfungsvorrichtung_; verwenden.

Figur 7 zeigt schematisch eine Gelenkanordnung, die zur Entlastung der Reibbelastung dient und bei der das Tastrad 2o durch einen J Schwinghebel 37 ersetzt ist, der an seinem abgerundeten unteren Ende in einer ein konkaves Nockenprofil bildenden Sitzfläche 38 einsitzt, welche an der Oberseite des Gleitklotzes 12 ausgebildet · ist, der, wie vorher, reibschlüssig mit dem Reibbelag 14 zusammenwirkt. Der Schwinghebel 37 ist drehbar an einem Bolzen 39 am unteren Ende eines Stempels 40 angelenkt, welcher unmittelbar mit der Federkraft beaufschlagt ist, und das abgerundete obere Ende des Schwinghebels 37 liegt an einer Sitzfläche 40a im Stempel 40 an. In Fig. 7 sind in gestrichelten Linien die zwei vorgegebenen Stel-

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lungen des Schwinghebels 37 gezeigt, bei denen die Federbelastung, soweit sie zu einem Reibungswiderstand der Dämpfungseinrichtung führt, aufgehoben ist, wobei eine weitere Verschiebung des Stempels 40 nach unten durch einen Anschlag verhindert wird. Das untere Ende des Schwinghebels 37 wird durch den Eingriff eines Querstiftes 42 in den geöffneten Schlitzen 43 gehaltert, wobei die Schlitze 43 in nach oben vorstehenden Seitenansätzen 44 des Klotzes 12 ausgebildet sind.

Bei dem in Fig. 8 schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Federkraft durch das Gewicht des von den. Drehgestell-Seitenträgern 45 getragenen Fahrzeugaufbaues ersetzt. Auf jeder Seite des Fahrzeuges trägt der Drehgestell-Seitenträger ein Reibpolster 46, und der obere Seitenträger 47 bildet einen Reibklotz, der gleitfähig auf dem Reibpolster 46 anliegt. Der untere Drehgestellträger 45 enthält ein auskragendes, verklebtes Gummibauteil 48, an dessen in Längsrichtung des Fahrzeuges vorderen und hinteren Enden Tastrollen 49 angeordnet E|ind. Dieee Rollen wirken mit entsprechenden Nockenprofilen 5o zusammen, die am oberen Träger 47 ausgebildet sind, so daß der obere Träger 47 bei Kurvenfahrten vom unteren Träger 45 abgehoben und das Gewicht des Fahrzeugaufbaues von den Rollen 49 aufgenommen wird, wodurch die Reibbelastung vollständig aufgehoben wird.

Bei einem Fahrzeug werden normalerweise vier der beschriebenen Dämpfungsvonichtungen verwendet, jeweils zwei an einem Drehgestell des Fahrzeuges, die symmetrisch an sich gegenüberliegenden Seiten der senkrechten Achse, um die sich das Drehgestell dreht, angeordnet sind. Diese Dämpfungsvorrichtungen werden am vorteilhaftesten zwischen den Drehgestell-Achsträgern und dem Unterrahmen des Fahrzeuge/'' "^auös angeordnet P 0 9 8 A 7 / 1 3 A 5 — 11 —

Claims (12)

Patentansprüche

1. dämpfungsvorrichtung für ein Drehgestell-Schienenfahrzeug,

--·- gekennzeichnet durch relativ zueinander bewegbare, am Drehge- " stell bzw. Fahrzeugaufbau befestigte Reibungskörper (2,12,13, 14;45,46,47)f die in reibschlüssige Anlage gedrückt sind und einer Drehung des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugaufbau entgegenwirken, wobei jedoch der Reibschluß in engen Kurvenfahrten des Schienenfahrzeugs entsprechenden Relativlagen" der Reibungskörper zumindest teilweise aufgehoben ist.

2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Reibungskörper (45,46,47) unmittelbar durch das Ge- λ wicht des Fahrzeugaufbaues in reibschlüsaige Anlage gedrückt sind.

3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungekörper (2,12,13,14) durch eine Federvorrichtung (4 bis 10, 15, 16,1". *J,2o;37 bis 44) mit mindestens einer Feder (6) in reibschlüssige Anlage gedrückt sind.

4. Dämpfuntfsvorrichtun^ nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft der Feder (6) regulierbar und somit der

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- 12 Reibwiderstand der Dämpfungsvorrichtung vorgebbar ist.

5. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Federkraft an die Reibungskörper (2,12,13,14) ein schwenkbar angeordneter Hebel (4,37) vorgesehen ist, der einen den einen der Reibungskörper bildenden Reibklotz (12,13) gegen eine Reibfläche (14) des anderen Reibungskörpers (2,14) drückt.

6. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche durch ein am Gehäuse (1) der Dämpfungsvorrichtung angebrachtes Reibpolster oder -futter (14) gebildet ist, wobei die Federvorrichtung und der Hebel am Gehäuse (1) angeordnet sind,

7. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Hebel (4,37) und der Reibfläche (4) gleitfähig angeordnete Reibklotz (12,13) mit einer aus dem Gehäuse (1) führenden Anschlußstange (18) verbunden ist.

8. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstange (18) ein mit dem Drehgestell oder Fahrzeugaufbau verbindbares, nachgiebig elastomeres Federglied.(27) enthält, durch das Fehleinstellungen ausgleichbar sind und die Dämpfung elastisch erfolgt.

9. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der federbelastet«"Hebel"(4,37) an dem Reibklotz (12,13) über eine ^ager- und Drehzapfenanordnung (15,16) angreift, die in der mittleren, einer Geradeausfahrt des Fahr-

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zeugs entsprechenden Ruhelage des Reibklotzes derart positioniert ist, daß die Federkraft senkrecht zur Bewegungsrichtung des Reibklotzes wirkt.

10. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (4) die Federkraft über eine Nockeneinrichtung (19,20) an den Reibklotz (12,13) überträgt.

11. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Noekeneinriehtung (19,20) einen am Hebel (4) angebrachten Nockenstößel (2o) enthält, der mit einem am Reibklotz (12,13) angeordneten Nockenprofil (19,22) zusammenwirkt.

12. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnete daß die Federkraft von einem federbelasteten Stempel (4) über einen Schwinghebel (57) an einem einen der Reibungskörper (12,13) bildenden Gleitklotz (12) angreift, wo_ bei der Schwinhebel (37) an seinem einen Ende am Stempel angelenkt und an seinem anderen Ende mit einer ein Nockenprofil bildenden Sitzfläche (38) des Gleitklotzes (12) zusammenwirkt.

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