DE2224966B2

DE2224966B2 - Radsatz fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2224966B2
Application number: DE19722224966
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 3502 Vellmar Thum
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Wegmann and Co GmbH
Priority date: 1972-05-23
Filing date: 1972-05-23
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2224966C3; DE2224966A1

Description

)ie Erfindung bezieht sich auf einen Radsatz für lienenfahrzeuge mit außerhalb der Räder angeorden Achslagern, in denen die Achsschenkel gelagert i und einer zwischen den beiden Rädern angeordne-Achswelle, die an einer Stelle unterbrochen ist, bei die mit den Rädern fest verbundenen Teilwellen ch eine Drehmomente übertragende und Verschieigen der Räder in Richtung der Radsatzachse issende Kupplung miteinander verbunden sind.

H_r = m_r ■ a ■

■S 3,6

kp

Hierbei bedeutet:

m = Masse des Radsatzes in

kp

a = Amplitude des Sinuslaufes in Meter D = wirksame Kegelneigung des Rades in rad /■₀ = Rollkreisradius in Meter

S = Stützweite der Räder in Meter V = Fahrgeschwindigkeit in km/h.

Die Lösung der obengenannten Aufgabe erfolgt be einem Radsatz der eingangs genannten Art durch die irr Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebener Merkmale.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Radsat zes wird erreicht, daß die beiden Räder bei rotatorischei Koppelung axial so entkoppelt sind, daß sie sich ohne gegenseitige Beeinflussung innerhalb eines begrenzter Spieles quer zum Gleis frei bewegen können.

Durch die Teilung des Radsatzes in zwei unabhängig voneinander querbewegliche Massen wird, wie aus dei obengenannten Gleichung ohne weiteres ersichtlich einerseits die wirksame Masse des Radsatzes halbiert und andererseits wird außerdem die Amplitude de;

freien Sinuslaufes halbiert, da zum Ausgleich der Rollkreisunierschiede nur ein Rad eine Querbewegung •lusführen muß. Da die Amplitude eine lineare Funktion der Querbeschleunigung ist, wird also durch ihre Halbierung die Querbeschleunigung halbiert. Dies bedeutet, daß in der oben angegebenen Formel zweimal der Faktor 1/2 auftritt und die Massenkräfte dadurch auf Ά des bei einem klassischen Radsatz unter sonst gleichen Bedingungen auftretenden Wertes heruntergehen. Die Reduzierung der Massenkräfte quer zum Gleis beträgt also 75%. Bei dem erfindungsge.näßen Radsatz macht sich die Reduzierung der Massenkräfte nicht nur bei den Bewegungen des Radsatzes im freien Sinuslauf bemerkbar, sondern auch bei Quer- und Vertikalbeschleunigungen, die infolge von Störstellen im Gleis auftreten. Beim Durchlaufen einer Gleisstörstelle erzeugt nämlich nur das jeweils betroffene Rad des erfindungsgemäß geteilten Radsatzes eine dynamische Zusatzkraft. Da dieses Rad quer zum Gleis ausweichen kann, führt, es eine augenblickliche Quer- und Längsbewegung zur Stabilisierung des Radsatzlaufes aus. Die hierbei wirkende Massenkraft entspricht in ihrer Größenordnung der des freien Sinuslaufes bei gleicher Amplitude und wird ebenfalls um 75% kleiner als beim klassischen Radsatz.

Als weiterer Vorteil kommt bei dem erfindungsgemäßen Radsatz hinzu, daß die Teilwellen infolge der gummielastischen Lagerung ihrer Enden um kleine Winkelbeträge pendeln können, was zur Folge hat, daß jedes Rad Höhenfehler im Gleis, die bis zu drei Millimeter betragen können, für sich aufnehmen kann. Hierdurch werden die Laufeigenschaften des Radsatzes erheblich verbessert.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Radsatzes sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

So ist beispielsweise die Ausführungsform nach Anspruch 2 besonders vorteilhaft, wenn der Radsatz in einem verwindungsweichen Drehgestellrahmen angeordnet ist. Bei einer Rampenfahrt oder Gleisunebenheiten wird über die Verwindung der Querträger des Drehgestellrahmens hierbei erreicht, daß das zwischen den Rädern an dem mittleren Längsträger angeordnete Achslager den halben Vertikalweg eines der äußeren Achslager durchläuft und hierdurch eine Fluchtungsabweichung zwischen den beiden Teilwellen verhindert wird.

Bei der Ausführungsform nach den Ansprüchen 3 und 4 wird erreicht, daß das zulässige Spurmaß des Radsatzes nicht überschritten werden kann.

Die Ausführungsform nach Anspruch 5 ermöglicht eine Verdrehung beider Räder gegeneinander um kleine Winkelbeträge. Größere Verdrehungen, die bei der Fahrt im Gleisbogen auftreten könnten, werden jedoch durch die dann eingreifende Klauenkupplung verhindert. Bei einem solchen Radsatz werden die Laufeigenschaften auf gerader Strecke durch Streckung des Sinuslaufes verbessert, während im Gleisbogen die erforderliche starre rotatorische Kopplung der beiden Räder vorhanden ist.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Radsatz in einer Ansicht von vorne,

F i g. 2 und 3 zeigen jeweils in einem Schnitt in Achsrichtung Teile des Radsatzes nach F i g. 1 im Bereich der Verbindungsstelle der Teilwellen bzw. im Bereich des äußeren Endes einer Teilwelle.

Dur in F i g. I dargestellte Radsatz isl an eitlem Drehgestellrahmen ungeordnet, eier aus Querträgern 24, sowie den beiden äußeren Längsträgern 21 und 22 und einem mittleren Längsträger 23 besteht. Die Achswelle des Radsatzes besteht aus zwei Teilwellen 31 und 32. An der Teilwelle 31 ist das Rad 3, sowie eine Bremsscheibe 8 und an der Teilwelle 32 das Rad 4, sowie eine Bremsscheibe 9 angeordnet. Das Rad 3 ist über den Achsschenkel 19 im Rollenachslager 5 gelagert, während die mit dem Rad 3 verbundene Tcilwelle 31 an ihrem inneren Ende im Rollenachslager 6 gelagert ist. Ebenso ist das Rad 4 über den Achsschenkel 20 im Rollenachslager 7 gelagert, während die mit dem Rad 4 verbundene Teilwelle 32 an ihrem inneren Ende ebenfalls im Rollenachslager 6 gelagert ist. Die Achsschenkel 19 und 20 sind in den Rollenachslagern 5 und 7 mit vergrößertem Querspiel S gelagert. In dem zwischen den beiden Rädern 3 und 4 angeordneten Rollenachslager 6 ist die Kupplung zur rotatorischen Koppelung der beiden Teilwellen 3t und 32 angeordnet.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, weist diese Kupplung zwei jeweils auf die Enden der Teilwellen 31 und 32 aufgesteckte innere Hülsen 33 und 34 auf, die mit den Teilwellen 3i und 32 über Keilverbindungen 37 und 38 verbunden sind. Die beiden Enden der Teilwellen 31 und 32 und die inneren Hülsen 33 und 34 werden umfaßt von einer über beide Enden der Teilwellen 31 und 32 reichenden äußeren Hülse 35. Zwischen den inneren Hülsen 33 und 34 und der äußeren Hülse 35 sind Gummilager 39 und 40 angeordnet, die mit Vorspannung eingepreßt oder einvulkanisiert sind. Durch die Gummilager 39 und 40 wird das Querspiel dy und eine Winkelbewegung άψ elastisch aufgenommen. Auftretende Axial-, Radial- und Verdrehstöße werden durch sie gedämpft. Die inneren Hülsen 33 und 34 sind zusätzlich mit der äußeren Hülse 35 über Klauenkupplungen 41 und 42 verbunden, die so ausgebildet sind, daß zwischen den Klauen ein Spiel vorhanden ist. Durch diese Klauenkupplungen 41 und 42 werden Drehmomente übertragen, die von den Gummilagern 39 und 40 nicht mehr übertragen werden können. Die äußere Hülse 35 ist in Zylinderrollenlagern 43 bekannter Bauart in axialer Richtung spielfrei gelagert. Das Gehäuse 44 des Rollenachslagers 6 ist, wie aus F i g. 1 ersichtlich, am Drehgestellrahmen befestigt.

Wie in F i g. 3 dargestellt, ist der in dieser Figur mit 54 bezeichnete Achsschenkel am äußeren Ende jedes Radsatzteiles über ein Rollenlager 47 in einem äußeren Achslagergehäuse 46 des Rollenachslagers 5 gelagert, das, wie aus F i g. 1 ersichtlich, außerhalb des Rades 3 angeordnet ist. Zur Begrenzung des maximalen Spurmaßes dient, wie aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, eine Stange 45, die in einer Längsbohrung der Teilwellen 31 und 32 bzw. des Achsschenkels 54 angeordnet ist. Die Stange 45 läuft von dem einen der beiden außerhalb der Räder 3 und 4 angeordneten Achslager durch beide Teilwellen 31 und 32 bis zum anderen der außerhalb der Räder 3 und 4 angeordneten Achslager. Auf jedes ihrer Enden ist eine Anschlagmutter 48 aufgeschraubt und durch eine Sicherungsschraube 49 gesichert. Die Innenseite jeder Anschlagmutter 48 wirkt mit einem Gegenanschlag 50 zusammen, der im Achsschenkel 54 angeordnet ist. Das Anschlagspiel zwischen Anschlagmutter 48 und Gegenanschlag 50 beträgt

Die Stange 45 ist in den Bohrungen der beiden Peilwellen 31 und 32 durch Gummiringe 52 und 53 und η der Bohrung des Achsschenkels 54 durch den jummiring 51 geführt. Die beiden Teilwellen 31 und 32 cönnen sich in axialer Richtung gegenseitig so weit verschieben, bis bei einem Abstand der t gegenüberliegenden Enden der Teilwe von der Länge S die Anschläge 48 bz werden und das Spurmaß begrenzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Radsatz für Schienenfahrzeuge mit außerhalb der Räder angeordneten Achslagern, in denen die Achsschenkel gelagert sind und einer zwischen den beiden Rädern angeordneten Achswelle, die an einer Stelle unterbrochen ist, wobei die mit den Rädern fest verbundenen Teilwellen durch eine Drehmomente übertragende und Verschiebungen der Räder in Richtung der Radsatzachse zulassende Kupplung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsschenkel (19, 20 bzw. 54) in den Achslagern (5,7 bzw. 46) mit Spiel in Richtung der Radsatzachse gelagert sind und zwischen den Rädern (3 und 4) ein weiteres die Kupplung enthaltendes Achslager (6 bzw. 44) angeordnet ist und die Kupplung jeweils auf die Enden der Teilwellen (31 und 32) aufgesteckte und mit diesen rotatorisch gekoppelte innere Hülsen (33 und 34) aufweist und eine über beide Enden der Teilwellen reichende äußere Hülse (35), wobei zwischen der äußeren Hülse und jede der beiden inneren Hülsen Gummielemente (39 und 40) angeordnet sind und die äußere Hülse (35) in Rollenlagern (43) des Achslagergehäuses (44) spielfrei geführt ist.
2. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Rädern (3 und 4) angeordnete Achslager (6) mit einem mittleren Längsträger (23) des Drehgestellrahmens verbunden ist und die Verbindung zwischen den Längsträgern (21, 22 und 23) des Drehgestellrahmens und den Achslagern (5, 6 und 7) über Rahmenstützlager mit in vertikaler Richtung hoher Federkonstante erfolgt.
3. Radsatz nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwellen (31 und 32) eine Längsbohrung aufweisen, in denen eine durchgehende Stange (45) angeordnet ist, die an ihren beiden Enden mit Anschlägen (48) versehen ist, die nit an den Achsschenkeln (54) angeordneten Gegenanschlägen (50) zusammenwirken.
4. Radsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (45) in der Längsbohrung der Teilwellen (31 und 32) in Gummielementen (51, 52 und 53) geführt ist.
5. Radsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Hülsen (33 und 34) zusätzlich mit der äußeren Hülse (35) über Klauenkupplungen (41 und 42) verbunden sind, wobei zwischen den Klauen ein Spiel vorhanden ist.

Kill derartiger Radsat/ wird beispielsweise in dei DL-PS 62 07) beschrieben. Bei diesem bekannten Radsatz ist an der Innenseite jedes Rades nine Teilwelle angeordnet, und die beiden Teilwellen sind innerhalb einer Hohlwelle geführt, durch die sie rotatorisch miteinander gekoppelt sind. Durch eine Feder werden die beiden Teilwellen nach außen gedrückt, so daß sich die Spurkränze der Räder an die Schienen anlegen. Durch diese Anordnung soll verhindert werden, daß der

„, Radsatz als Ganzes eine Bewegung in Querrichtung zum Gleis, den sogenannten Sinuslauf, ausführt. Der Nachteil dieses bekannten Radsatzes besteht darin, daß er praktisch kaum verwendbar ist, weil der Sinuslauf des Radsatzes grundsätzlich nicht behindert werden darf, da

_IS hierdurch die sehr wichtige Eigenschaft der Selbstzentrierung im Gleis ohne Inanspruchnahme der Spurkränze ausgeschaltet würde.

Es ist andererseits bekannt, daß die beim Sinuslauf auftretenden in Querrichtung zum Gleis wirkenden

,₀ Kräfte abhängig sind von der Querbeschleunigung und der Masse des Radsatzes. Bei sehr schnell fahrenden Schienenfahrzeugen können diese in Querrichtung wirkenden Massenkräfte so groß werden, daß die Laufsicherheit des Fahrzeuges und der Oberbau der

,₅ Strecke ernsthaft gefährdet werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteh, d&rin, einen Radsatz der oben angegebenen Bauart zu schaffen, bei dem, ohne daß der Sinuslauf grundsätzlich verhindert wird, die nachteiligen, in

^₀ Querrichtung wirkenden Massenkräfte so weit reduziert werden, daß auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten die zulässigen Grenzwerte nicht überschritten werden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß

,5 die Massenkräfte bei einem klassischen Radsatz von seiner Gesamtmasse und der Querbeschleunigung abhängig sind. Für die Massenkraft eines klassischen Radsatzes quer zum Gleis gilt bei freiem Sinuslauf folgende Gleichung: