DE2326729C3

DE2326729C3 - Radsatzführung für ein Laufwerk, insbesondere ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges

Info

Publication number: DE2326729C3
Application number: DE19732326729
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg Kayserling
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1973-05-25
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1979-07-12
Also published as: YU120974A; YU36650B; DE2326729B2; ES426641A1; CH580001A5; DE2326729A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radsatzführung m> für ein Laufwerk eines Schienenfahrzeuges entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Versuche mit Schnellfahr-Drehgestellen haben es als zweckmäßig erscheinen lassen, die Radsätze von Schienenfahrzeugen in deren Laufwerken überkritisch <>5 zu führen. Hierzu gibt man neuerdings den Laufflächen der Radreifen zunächst ein speziell entwickeltes Profil und ist außerdem bestrebt, jeden einzelnen Radsatz so zu führen, daß ihm in gewissem Maße pendelnde Bewegungen um die auf die Mitte der Radachse gefällte Hochachse möglich sind. Ein axiales Spiel hingegen ist nur in geringem Maß erwünscht Um die Berechnung der Vertikalfederung bei jedem einzelnen Achslager nicht zu komplizieren, soll schließlich der Einfluß der Achsführung auf die erste Federung gering, in jedem Falle aber leicht rechnerisch erfaßbar sein.

Aus der AT-PS 2 65 356 geht eine Radsatzführung als bekannt hervor, bei der die Achslager mittels Lenker gegenüber dem Drehgestellrahmen geführt sind. Diese Lenker sind an einem Ende starr mit Sägezahnverbindung am Drehgestellrahmen befestigt und am jeweils anderen Ende mit einem Gummigelenk am Achslagergehäuse angelenkt Allerdings kann dieser Druckschrift keine Maßnahme entnommen werden, die gezielt auf die Federkennung der Gummigelenke in verschiedenen Richtungen hinarbeitet

Weiterhin ist bereits eine federnde Radsatzführung für ein Schienenfahrzeug bekannt bei dem jeweils zwischen einem Laufwerkrahmen und einem Achslagergehäuse Federwiderlager mit Gummischichtfedern angeordnet sind. Dabei weist ein jedes dieser Federwiderlager mindestens zwei aneinander anschließende, paarweise symmetrisch zu einer senkrechten Ebene angeordnete, gegeneinander geneigte Stützflächen auf, die im wesentlichen parallel zu einer der beiden horizontalen Richtaigen verlaufen und bis auf höchstens eine Stützfläche mit der anderen horizontalen Richtung einen spitzen Winkel einschließen. Diese Radsatzführung ist mit der Tragfederung verquickt, was eine optimale Auslegung im Hinblick auf jede, der Teilaufgaben erheblich erschwert (DE-OS 17 55 875).

Es ist ferner bereits eine Lenkerführung für Radsätze von Schienenfahrzeugen mit einem Lenkerpaar für jedes Achslagergehäuse bekannt. Hierbei sind die beiden Lenker in verschiedenen Höhen über der Schiene zwischen Ober- und Unterseite des Achslagergehäuses angeschlossen und verlaufen in einander entgegengesetzten Fahrzeuglängsrichtungen vom Achslagergehäuse zum Fahrgestellrahmen. Jeder dieser Lenker ist als Federblattlenker ausgebildet und am Fahrgestellrahmen starr und spiellos, am Achslagergehäuse hingegen mittels einer Gummi-Metall-Hülse angeschlossen. Diese Lenkerführung erlaubt dem Radsatz jedoch nicht eine kurvenradiale Einstellung in dem heute für schnellauffähige Fahrzeuge für erforderlich erachteten MaBe(DE-PS 11 61 299).

Zur Erzielung einer unterschiedlichen Federsteifigkeit der Primärfederang in Längs- und Querrichtung ist es außerdem bekannt, zwischen dem Achslagergehäuse und dem Drehgestellrahmen eine Primärfederung in der Art vorzusehen, daß die Federung in vertikaler Richtung von Gummi-Metall-Verbundfedern übernommen wird. Zur Führung des Achslagergehäuses in Längs- und Querrichtung dient ein mit dem Drehgestellrahmen fest verbundener Zapfen, welcher konzentrisch in einer am Achslagergehäuse befestigten Führungshülse vertikal gleitbar geführt ist. Zwischen dem Zapfen und der Führungshülse ist ein zylindrischer Gummikörper vorgesehen, der sichelförmige Aussparungen aufweist, um in Querrichtung eine weichere Federkennung zu bewirken.

Eine Achsführung dieser Art weist den entscheidenden Nachteil auf, daß eine radiale Einstellbarkeit des Radsatzes kaum denkbar ist, da einer Verschiebung der Achslager durch die hohe Steifigkeit des zylindrischen Gummikörpers in Längsrichtung ein großer Widerstand

entgegengesetzt wird. Darüber hinaus ist mit einer solchen Einrichtung die senkrechte Einstellbarkeit der Radachse zur Mittellängsebene des Drehgestelles nicht gelöst (DE-OS 14 55 178).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der beim Stand der Technik angedeuteten Mangel eine für schnellauffähige Laufwerke geeignete Achsführung zu schaffen, die sowohl große senkrechte Federwege zwischen Laufwerkrahmen und Achslager als auch eine kurven.radiale Radsatzeinstellung ermöglicht, wobei in horizontaler Querrichtung nur eine geringe Elastizität erreicht wird und schließlich die Achslager von Verkantungsmomenten freigehalten werden.

Durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Mittel wird nicht nur die gestellte Aufgabe generell gelöst, sondern darüber hinaus noch folgender Vorteil erzielt: Das Verbindungsmittel ist in Fahrtrichtung besonders elastisch und bewirkt dadurch eine erwünschte Bewegungsmöglichkeit des jeweiligen Achslagers in Fahrtrichtung, was wiederum eine radiale Einstellung des Radsatzes zuläßt, ohne daß jedoch die Vertikalfederung in nennenswertem Umfang heeinflußt wird. Quer zur Fahrtrichtung ist die Radsatzführung erheblich weniger elastisch.

Die in den weiteren Ansprüchen beschriebene Formgebung des elastischen Verbindungsmittels ermöglicht ein genaues Anpassen der Radsatzführung an die gewünschte Charakteristik. Außerdem ergeben sich Vorteile hinsichtlich Fertigung und Einbau.

In der Zeichnung sind zwei Ausgestaltungen der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt; es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer ersten Ausgestaitungsform der erfindungsgemäßen Radsatzführung;

Fig.2 einen Schnitt durch das nachgiebige Verbindungsmittel zur Radsatzführung entsprechend der Linie 11-11 in F ig. 1;

F i g. 3 einen Schnitt durch die Gummi-Metall-Buchse zum nachgiebigen Verbindungsmittel entsprechend der Linie IH-IH in Fig. 2;

Fig.4 die Seitenansicht einer anderen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Radsatzführung;

Fig.5 einen Schnitt durch das nachgiebige Verbindungsmittel entsprechend der Linie V-V in F i g. 4 sowie

Fig.6 einen Schnitt durch eine ellipsoide Gummischichtfeder entsprechend der Linie VI-VI in F i g. 5.

Die Erfindung geht aus von einem schnellauffähigen Drehgestell, bei dem in einem Laufwerkrahmen 29 ein Radsatz 9 mittels Achslagern drehbar gelagert ist. Das Gewicht des Fahrzeuganfbaues wird hierbei über den Laufwerkrahmen 29 und eine Federung 40, beispielsweise Schraubenfeder oder Gummi-Metali-Verbundfeder, auf die jedem Radsatz zugehörigen Achslagergehäuse 3 übertragen (F i g. 1 und 4).

Zur Führung <ies Radsatzes 9 gegenüber dem Laufwerkrahmen dient, wie an sich bekannt, bei jedem Achslager ein Paar Federblattlenker ! und 2, dessen beide gegensinnig gerichtete Federblätter in verschiedenen Höhen über der Schienenoberkante an einem Ende über Lappen 38 und 39 des Achslagergehäuses 3 und am anderen Ende mit entsprechend ausgebildeten Teilen des Laufwerkrahmens 29 verbunden sind. Hierbei sind die Verbindungen der Lenker 1 und 2 mit dem Laufwerkrahmen 29 starr und spiellos, mit dem Achslagergehäuse 3 hingegen nachgiebig ausgebildet. Außerdem sind die Lenkerverbindungen in bekannter Weise mit Mitteln zur genauen Radsatzeinstellung beim

Zusammenbau, wie z. B, Zahnplatten 4 bei der festen Verbindung bzw. Exzentereinstellung bei der nachgiebigen Verbindung, ausgerüstet (letztere ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Im Rahmen der Erfindung liegen alternativ auch andere bekannte Verbindungen für Paare von Federblattlenkern 1 und 2, wobei z. B. die feste Verbindung auf der einen und die gelenkige Verbindung auf der anderen Seite der lotrechten, die Achse 6 der Radsatzwelle beinhaltenden Ebene liegen kann.

Nach der Erfindung besteht nun das eigentliche nachgiebige Verbindungsmittel 5 aus einem geschichteten Metall-Gummi-Verbundkörper, der in drei zueinander senkrechten Hauptachsen x', y", z' unterschiedliche Querschnitte mit unterschiedlichen Nachgiebigkeiten aufweist, wobei die Gummischichten je nach Beanspruchungsrichtung auf Schub, Zug/Druck bzw. auf Verdrehen beansprucht sind. Hierbei ist der Verformungswiderstand gegen Verschiebung in Jf'-Richtung am geringsten und in y-Richtung am größten. (Beispielsweise kann sich der erzielte Widerstand gegen Verschiebung längs zu quer wie 1 : '.?< verhalten.) Einer Verschiebung des Achslagergehäuses 3 :n z'-Richtung setzt das nachgiebige Verbindungsmittel 5 nur einen sehr geringen Widerstand entgegen.

Gemäß Fig.2 und 3 ist eine gegenständliche Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung wie folgt gestaltet: Durch Bohrungen in den Lappen 38 und 39 am Achslagergehäuse 3 ist ein Bolzen 7 gesteckt, der zugleich eine Bohrung in der Gummi-Metall-Verbundfeder 12 durchdringt Die Federblattlenker 1 bzw. 2 sind an je einem Ende ebenfalls mit Bohrungen zum Anbringen des nachgiebigen Verbindungsmittels 5 versehen. Die Bohrungen in den Lappen 38 und 39 sind ausgebuchst. Der Bolzen 7 trägt an einem Ende einen Bundkopf 41, der wie bekannt mit einem Gewinde zur Erleichterung des Ausbaues versehen sein kann. Am anderen Ende trägt der Bolzen 7 ein Gewinde mit einer darauf geschraubten Mutter 42, deren endgültige Stellung durch eine Sicherung (z. B. Splint) festgeiegt ist, sowie eine Unterlegscheibe 30. Durch Anziehen der Mutter 42 wird die Vorspannung in dem nachgiebigen Veibindungsmittel 5 verändert. Die Bundkante 34 drückt gegen den Flansch 32 bzw. 33, wodurch wiederum der Flansch 27 zur Anlage an den Flansch 36 der Buchse 16 kommt. Durch Flansch 37 wird der Einbau der Buchse 17 erleichtert. Eine durch je eine Bohrung im Lappen 38 und im Flansch 36 gesteckte Lagesicherung 31, z. B. ein Zylinderkerbstift, sichert die bestimmungsgemäße Lage der Teile zum nachgiebigen Verbindungsmittel 5.

Außerdem besteht nach der dargestellten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes das nachgiebig? Verbindungsmittel 5 aus einer Gummi-Metall-Verbundfeder il, die derart gefertigt ist, daß sich im Gummi des zylindrischen Schaftes 10 Hohlräume 13 und 14 befinden, die nach einer weiteren Ausgestaltung unterschiedliche und/oder sichelförmige Querschnitte aufweisen können. Hierdurch ist in Verbindung mit den seitlich angeflanschten Gummi-Metall-Verbundfedern 15, die eine ellipsoide Form der Flanschen aufweisen, die vorstehend geschilderte Wirkung erzielbar. An Stelle des Ellipsoids kann auch eine andere ähnlich«: Form treten.

Die nachgiebige Befestigung nach dem beschriebenen Beispiel ist in Längsrichtung des Federblattlenkers u. a. deswegen nachgiebig, weil die Hohlräume 13 und 14 vorgesehen sind und die verbleibenden Gummiquer-

schnitte oberhalb und unterhalb der Achse des Bolzens 7 sowie die flanschartigen Teile des nachgiebigen Verbindungsmittels 5 auf Schult beansprucht werden. Die hohe Nachgiebigkeit gestattet dem Radsatz die erwünschte Einstellung. Das senkrechte Federspiel der ■ Federung 40 wird durch die Verbindung nur unmerklich und zwar durch deren Verdrehen beeinflußt. Quer zur Fahrtrichtung hingegen ist die auf Druck beanspruchte nachgiebige Verbindung aufgabengerecht wenig nachgiebig, ohne daß jedoch die Achslager dabei durch ' Verkanten beansprucht wurden. Auf die Nachgiebigkeit der Federblattlenkei 1 und 2 selbst braucht hier nicht weiter eingegangen, zu werden.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung entsprechend Fig. 4 bis 6 besteht das nachgiebige Verbindungsmittel 5 aus Gummi-Metall-Verbundfedern 19, die in Richtung der Achse des Bolzens 7 gesehen ellipsoiden Querschnitt mit größter Längserstreckung in Fahrtrichtung haben. Die eniniiungsgerechie Kennung der Gummi-Metall-Verbundfeder 19 ist dadurch verbes- _·' sert. daß deren einzelne Lamellen mit der Fahrtrichtung einen spitzen Winkel α bilden. Außerdem kann das Zentrum der Bohrung für den Bolzen 7 zweckmäßigerweise mit dem einen Zentrum des Ellipsoids zusammenfallen.

Das eigentliche nachgiebige Verbindungsmittel 5 besteht aus zwei Metallscheiben 21 und 22, zwischen denen sich die Gummi-Metall-Verbundfeder 19 befindet. Diese wird wiederum aus Gummischeiben 23 und Metallscheiben 20 gebildet. Während die eigentliche ellipsoide Gummi-Metall-Verbundfeder 19 vorzugsweise gegenüber der Laufwerklängsrichtung unter dem Winkel α liegt, sind die Flächen 25 bzw. 26 der Scheiben 21 bzw. 22 lotrecht und parallel der Fahrtrichtung. Das Auge 44 der Federblattlenker 1 ist zur Aufnahme der Metallscheiben 22 entsprechend ausgearbeitet. Zwischen dem Auge 44 und dem parallelen Teil des Federblattlenkers 1 befinden sich Schrägen 41 Die mit der Mutter 42 eingestellte Vorspannung wird von einer der beiden Gummi-Metall-Verbundfedern 19 eines Federblattlenkers 1 auf das zugehörige zweite Verbindungsmittel über eine Buchse 45 Ohertragen.

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Kosten hat es sich als zweckmäßig ergeben, das nachgiebiee Verbindungsmittel 5 zweigeteilt und symmetrisch zur lotrechten Quermittelebene der Federblattlenker 1 bzw. 2 auszuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Radsatzführung für ein Laufwerk, insbesondere ein Drehgestell eines Schienenfahrzeuges, mit einem Paar in unterschiedlicher Höhe angeordneter sowie einander entgegegengesetzt in Fahrtrichtung weisender Federblattlenker, die mit einem Ende mit dem Laufwerkrahmen fest und mit dem anderen Ende mittels eines Bolzens und nachgiebiger Verbindungsmittel nachgiebig mit dem Achslager- in gehäuse verbunden sind, wobei die Längsmittelachse dieses Bolzens parallel zur Achse der Radsatzwelle liegt und der Bolzen durch eine Bohrung im elastischen Verbindungsmittel gesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Verbindungsmittel (5) in drei zueinander senkrechten Hauptachsen (x^r, y¹, z') unterschiedliche Querschnitte mit unterschiedlicher Nachgiebigkeit aufweist, wobei die Nachgiebigkeit in z'-Richtung möglichst groß, in y'-Richtung möglichst gering und in x'-Richtupj erheblich größer als in y¹-Richtung ist

2. Radsatz/ührung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Verbindungsmittel (5) als Gummi-Metall-Verbundfeder (12 bzw. 19) ausgebildet ist, und daß diese beidseitig einen ellipsoiden Flansch (11 und 27 bzw. 33 und 36) aufweist, dessen Lage durch eine Lagesicherung (3i) fixiert ist

3. Radsatzführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Verbindungsmittel (5) symmetrisch geteilt in bezug auf die lotrechte Längsmittelebene durch die Radsatzführung (Federblattlenker 1) ausgebildet ist

4. Radsatzführung nach einer·./ oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das J> nachgiebige Verbindungsmittel (:) mit einem zylindrischen Schaft (10) versehen ist.

5. Radsatzführung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im zylindrischen Schaft (10) Hohlräume (13 und 14) mit annähernd sichelförmigem Querschnitt befinden und diese Hohlräume symmetrisch zur die Längsachse y' beinhaltenden lotrechten Quermittelebene liegen.

6. Radsatzführung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (20 und 23) der mit ellipsoiden Flanschen (33) versehenen Gummi-Metall-Verbundfeder (19) in einem spitzen Winkel (<x) gegenüber der in Fahrtrichtung verlaufenden Hauptachse (x^r) liegen.

7. Radsatzführung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Verbindungsmittel (5) durch zueinander sowie zur lotrechten Längsniittelebene des Federblattlenkers (1) parallele Flächen (25 und 26) seitlich begrenzt wird. >■)