DE2460159C3 - Laufwerk für Schienenfahrzeuge, insbesondere für fahrbare Oberbaumaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Schienenfahrzeugen müssen grundsätzlich besondere Maßnahmen getroffen werden, um einen ruhigen Lauf sicherzustellen. Bei fahrbaren Gleisbaumaschine!!, beispielsweise Gleisstopf-, Rieht-, Rcinigungs- oder sonstigen Gleisschotter-Behandlungsmaschinen ist diese Forderung nur schwer zu erfüllen. Solche Gleisbaumaschinen dienen als Arbeitsmaschinen für den Schotteroberbau und erfordern daher eine relativ große Raumausniitzting unterhalb der Maschine für Arbeitsgeräte. Werkzeuge und dgl. Fahrwerke mit relativ großen Haulängen, /. B. unier Verwendung von Blattfedern, sind aufgrund der Forderung nach einer möglichst geringen ßaulänge oft nicht sehr /.weckmäßig. Solche Glcisbaumaschincn weisen weilcrhin durch den unterschiedlichen Aufbau der Arbeitsgeräte b/w. Wcrk/.euganordnungen auch voneinander sehr verschiedene ungleichförmige Massenverteilungen auf, wodurch sich bei Verwendung eines jeweils gleichen Laufwerks naturgemäß unterschiedliche Laufeigenschaften ergeben, so daß beispielsweise die bei Güterwagen gewonnenen

Erfahrungen auf solche Gleisbaumaschinen grundsätzlich nicht angewendet werden können. Diese Schwierigkeiten werden bei Einachslaufwerken noch größer, da diese gegenüber den sogenannten Drehgestell-Laufwerken nur geringere Belastungen zulassen.

ίο Um eine gute Laufruhe bei derartigen Gleisbaumaschinen zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Relativbewegungen zwischen den Fahrgestell- bzw. Drehgestellrahmen und den Laufwerken in allen drei Raumrichtungen, d.h. in der vertikalen Richtung der L-astaufnahme, in der in Gleislängsrichtung verlaufenden Horizontalrichtung der Zug- und Bremskräfte und in der quer zur Gleisrichtung verlaufenden Horizontalrichtung der Achslagerquerkräfte abgefedert bzw. gedämpft werden. Der Forderung nach einer guten Laufruhe steht aber das gleichzeitige Bestreben, höhere Maximalgeschwindigkeiten mit solchen Gleisbaufahrzeugen zu erreichen, entgegen.

Aus der Zeitschrift »Technische Rundschau« 1968, Nr. 35, Seite 41, ist ein Laufwerk für Schienenfahrzeuge der gattungsgemäßen Art bekannt, das speziell für die Erfordernisse von Hochgeschwindigkeitslokomotiven abgestimmt wurde. Uro den Anforderungen für höchste Dauergeschwindigkeiten und erhebliche Zuglasten genügen zu können, wurde bei diesem bekannten Laufwerk das Achslager mit dem Fahrgestellrahmen über asymmetrisch angeordnete Achslenker verbunden. Außerdem wurden die unteren Schraubenfederenden an einem mit dem Achslagergehäuse gleichfalls gelenkig verbundenen Ausgleichshebel gelenkig gelagert. Weiterhin wurden Stoßdämpfer in Schräglage zwischen dem Achslager und der einen Schraubenfeder in einer Normalebene zur Laufwerksachse angeordnet.

Aus der AT-PS 2 09 942 ist ein Laufwerk mit Gummischubfedern bekannt. Derartige Gummischubfedern weisen aber oft trotz gleichbleibender Fertigung unterschiedliche Federcharakteristiken auf. Weiterhin ist auch das frequenzabhängige dynamische Verhalten dieser Gummischubfedern im Einzelfall schwer zu erfassen und muß daher weilgehend unberücksichtigt bleiben. Die Federsteifigkeiten der Gummischubfedern weichen unter dem Einfluß von dynamischen Belastungen sowie durch Malerialungleichmäßigkeiten stark von den vorgegebenen Werten ab, so daß daher oft eine rechnerische Auslegung nicht möglich ist. Derartige ausgestattete Laufwerke, insbesondere Einachslaufwcrke, haben insbesondere für Oberbaumaschinen nur ein unzureichendes Schwingungs- und Dämpfungsverhalten. Dei dem bekannten Laufwerk sollen die matcrialbcdingten Unterschiede in den Federungs- und Dämpfungseigenschaften der Gummischubfedern durch zusätzlich angeordnete Stoßdämpfer ausgeglichen werden, was in der Praxis aber nicht zu befriedigenden Ergebnissen führt.

Aus der DE-OS 21 60 274 ist ein Laufwerk bekannt, bei dem sich zwei Schraubenfedern auf einem unterhalb des Achslagers befindlichen Träger abstützen, der die Achslast im Bereich von Kragarmen in eine auf Reibelcmcntc wirksame Kraftkomponcnie und einen über Schaken auf das Achslagergehäuse wirksamen

hi l.astantcil aufteilt. Unter den bei Laufwerken üblichen Belastungen unterliegen Reibungsstoßdämpfer erheblich höherem Verschleiß als hydraulische Stoßdämpfer. Weiterhin ist diese bekannte Ausführung konstruktiv

außerordentlich aufwendig. Schließlich herrschen bei diesem Laufwerk andere Bewegung«- und Kräfteverhältnisse als sie eingangs geschildert wurden.

Aus der CH-PS I 87 365 ist die koaxiale Anordnung eines hydraulischen Stoßdämpfers innerhalb einer Schraubenfeder eines Laufwerks bekannt Weiterhin ist aus der CH-PS 4 34 344 eine elastische Achslagerführung mit ringsegmentarischen Reibkörpern bekannt.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, welches auch für sehr unterschiedliche Arten von Oberbaumaschinen unter Erzielung einer hohen Laufruhe, insbesondere auch bei relativ hohen Geschwindigkeiten von 80 bis 100 km/h, einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches I angeführten Merkmale gelöst. Hierdurch wird erreicht, daß die erfindungsgemäß ausgebildeten Laufwerke, insbesondere beim Einsatz bei Oberbaumaschinen, nicht nur den Erfordernissen des Arbeitsbetriebes, sondern in gleicher Weise auch den Anforderungen hinsichtlich L:ufruhe während Oberstellfahrten mit relativ hohen Geschwindigkeiten bis zu 100 km/h und mehr gerecht werden, ohne daß sich ungleiche Massenverteilungen auf den Fahrzeugen in schädlicher Weise auswirken können. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht weiterhin besonders einfache und raumsparende Konstruktionen. Durch die Anordnung der Schraubenfedern zwischen dem über Schakengehänge gelenkig am Fahrgestellrahmen gelagerten querjochartigen Federschild und dem Gehäuse des Achslagers wird eine gute Dämpfung der durch das Schakengehänge geschaffenen kombinierten Höhen- und Längsbewegungen mittels der Schraubenfedern gedämpft. Gleichzeitig werden dabei die Beanspruchungen der Schraubenfedern verringert, da die Ausweichbewegungen des ungleiche Massenverteilungen aufweisenden Fahrgestellrahmens eine stetige und nicht eine schlagartige Steigerung der Beanspruchung der Schraubenfedern hervorrufen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 2 wird eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäß ausgebildeten Laufwerks dahingehend erreicht, daß weitere Anpassungen an die jeweils gewünschte Federbzw. Dämpfungscharakteristik möglich sind. Außerdem wird eine zusätzliche Sicherheit gegen /u starke Schwankungen von Oberbaumaschinen erreicht, die oft durch sehr starke asymmeinsch angeordnete Bauteile bedingt sein können, was insbesondere beim Durchfahren von Kurven und dgl. zum Tragen kommt.

Es gibt vielfältige Möglichkeiten, ein erfindungsgemäß ausgebildetes Laufwerk unter Berücksichtigung der jeweils unterschiedlichen Massenverteilungen an unterschiedliche Oberbaumaschinen anzupassen. Es können beispielsweise Kurzschaken- oder Langschakengehänge bzw. auch Doppclschakengehängc eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft können hier aber die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3, insbcsondere zur Beeinflussung der Längsbeweglichkeit eingesetzt werden. Gleiches gilt für die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 4. Die Patentansprüche 3 und 6 geben konstruktive Rahmenbedingungen für die Ausgestaltung der Schraubenfcdcrn bzw. der Stoßdämpfer, μ Bei Oberbaumaschinen mit Massenverteiliingcn, wie sie beispielsweise bei Bettiirv;«pllügen oder Profiliermaschinen od. dgl. auftreten, ist vorzugsweise die Fedcrungs- bzw. Dämpfungscharakterisiik jener von Schraubem'edern mit einer einen Federung von z. B, 60 mm bei einer Belastung von z. B, 2000 bis 3500 kp und parallel zu diesen angeordneten Stoßdämpfern mit einer Verstellkraft bei Zug- und Druckbelastung von etwa 550 kp bei einer Kolbengeschwindigkeit von 10 cm/s im wesentlichen proportional.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung erläutert, es zeigt

Fig. I eine Ansicht eines Laufwerkes mit Backenbremsen, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 die Ansicht in Gleislängsrichtung desselben Laufwerkes, wobei die Federelemente und die Aufhängungen im Bereich der linken Schiene gemäß der Linie A-A und die im Bereich der rechten Schiene nach der Linie ß-ßin Fig. 1 teilweise im Schnitt dargestellt sind,

F i g. 3 bis 5 anhand von Schemaskizzen die Relativbewegungen der einzelnen Federungselemente zwischen dem Fahrgestellrahmen und dem Fahrwerk der Seite, der Länge bzw. der Höhe nach

Fig.6 ein weiteres Ausführungsbeisyiel eines Laufwerkes mit Scheibenbremsen unter Verwendung von langen Schaken.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Fahrgestellrahmens 1 im Bereich eines Radsatzes mit Rädern 2 und 3 (Fig.2). Die Räder 2 und 3 sind zum Verfahren auf Schienen 4 des Gleises ausgebildet. Zur elastischen bzw. federnden Verbindung des Radsatzes mit dem Fahrgestellrahmen 1 sind im Bereich von Achslagern 5 T-förmig ausgebildete Achslagergehäuse 6 angeordnet, auf deren Seitenteilen sich jeweils eine Schraubenfeder 7 abstützt. Die Schraubenfedern 7 drücken mit ihrem anderen Ende gegen ein querjochartiges Federschild 8, welches über Schakengehänge 9 mit dem Fahrgestellrahmen 1 am Federschild 8 verbunden ist.

Weiterhin ist zur Dämpfung der Relativbewegungen zwischen dem Fahrgestellrahmen und dem Achslagergehäuse 6 ein hydraulischer Schwingungs- bzw. Stoßdämpfer 10 angeordnet. Dieser ist bei Verwendung einer Backenbremse mit dem Zylinder am Fahrgestellrahmen und mit der Kolbenstange am Achslagergehäusedeckel gelenkig gelagert.

Innerhalb der Schraubenfeder 7 sind Vertikalführungen 11 angeordnet, die die Führung des Radsatzes verbessern und die Größe der Auslenkbewegungen der Seite und der Länge nach (z. B. Nickbewegungen) vermindern. Jede dieser Vertikalführungen 11 besteht aus einem mit dem Achslagergehäuse 6 verbundenen pilzförmigen Fortsatz 12, der in einem am Federschild 8 befestigten Führungsteil 13 gleitet. Je nach der Größe der Einfederung der Echraubenfedern 7 taucht dieser Fortsatz 12 mit Spiel teleskopartig mehr oder weniger in den Führungsteil 13 ein. Der Fortsatz 12 ist an seinem oberen ende mit einem pilzförmigen bzw. abgerundeten Kopf versehen, der eine Neigung zwischen der Achro des Fortsatzes 12 und der des Führungsleiles 13 quer zum Gleis und in Gleislängsrichtung zuläßt. Dadurch kann sich der Radsatz mit dem Rad 3 relativ zum Federschild 8 bewegen, so daß die Flexicoilwirkung der Schraubenfedern 7 ausgenützt, aber z. B. große Relativbewegungen begrenzt werden können und eine Aufteilung der Rclativbcwegungen auf die Schraubenfeclern 7, das Federschild 8 und die Schakcngehiinge 9 erreicht werden kann.

Aus F i g. 2 sind anh ind der Schniltdarstellungcn der Feder- bzw. Aufhängungselcrnente beim Rad 2 die F.in/.L'ltL'le der Schakengehänge 9 zu erkennen. In die jeweilige Bohrung von Rahmenteilen 15 und fies

Federschildes 8 wird unter Zwischenschaltung einer Einschweißbüchse ein I edcrbolzen 16 eingesetzt. Beidseits der Rahmenteile 15 und des Fcderschlitzcs fi ist jeweils ein Federschakenstein 17 auf den vorspringenden Teilen des F'cderbol/ens 1β gelagert /ur Aufnahme bzw. zum hinhängen von I edcrsehakcn 18. Die Fedcrbolzen 16 situ! mit Verschluüslücken versehen, um die Federschakensteine 17 gegen I.oslösiing zu sichern. Eine Bewegung der Schaken quer zur Gleislängsrichtung wird durch entsprechende Bemessung der Führungsflächen dieser dieser beiden Teile möglich. Überdies können sich die Federschaken 18 auch um die Federbolzen Ki drehen.

Die Wirkungsweise und Funktion des Laufwerkes wird anhand der Schemaskizzen nach den Fig. 3 bis 5 näher erläutert:

Kommt es beispielsweise durch Richtungsfehler im

i~IlpiQ nrtpr 9iir*h nur Hiirrh Ann u/Mlonförmicmn Vorlauf Schraubenfedern, den Fahrgestellrahmen entgeger seiner F-'infcdcrungsbewcgung wieder in seine Ruhest ι·\ lung zu bringen. Selbstverständlich treten dicsi einzelnen Kehitivbewi-giingen nach den F i g. 3 bis ' wahrend des Arbeitseinsatzes bzw. der l'lberstcllf.ihrl meist gleichzeitig auf- bzw. überlagern sich. Die einzelnen Komponenten bzw. Schwingungen dieser Bewegungen werden jedoch entsprechend den obigen Darlegungen abgefedert bzw. gedämpft.

in Die in Fig. b dargestellte Ausführiingsform des Finachslaufwerkes unterscheidet sich von der in den Fig. I und 2 beschriebenen dadurch, daß zur Verbindung der Rahmenteile 15 mit dem F^;cderschild 8 lange Schaken 21 vorgesehen sind. Wie bereits bei der Erläuterung der F i g. 3 aufgezeigt, sind bei diesem Ausführungsbeispiel den F'ederschaken 21 elastische Anschläge zugeordnet, die die Auslenkung dieser

des Gleises (Sinuslauf) zum Schleudern des Fahrzeuges, so bewegt sich z. B. der Fahrgestellrahmen 1 — wie in Fig. 3 gezeigt — relativ zum Rad 2 quer zur Gleislängsrichtung, also zur Seite nach rechts um den Betrag z. Dies bewirkt ein Schrägstellen der Fcderschakcn 18 gegenüber den Rahmenteilen 15 einerseits und gegenüber dem Federschild 8 andererseits. Überdies werden auch die Schraubenfedern 7 schräggestellt bzw. auf Biegung beansprucht. Die gesamte seitliche Relativverschiebung wird etwa jeweils zur Hälfte von den Federschaken bzw. den Schraubenfedern aufgenommen. Die Vertikalführung H verhindert dabei, daß die gesamte Querbewegung durch die Flexicoilwirkung der Schraubenfedern 7 aufgenommen wird. Es wird also die Belastung bzw. Beanspruchung der Schraubenfedern 7 herabgesetzt und trotzdem im Zusammenwirken mit dem hydraulischen Stoßdämpfer IO eine Dämpfung und Rückstellkraft auf das Federschild 8 ausgeübt.

Um z. B. bei großen Massen im Bereich eines der Laufwerke eine zu große Querverschiebung in den Federschaken 18, insbesondere bei kurzen Schlagen, vermeiden zu könen bzw. zu dämpfen, sind im Bereich der Schaken 18, wie in Fig. 3 schematisch angedeutet, aul Biegestäben angeordnete Reibungsdämpfungselemente 19. z.B. elastische Anschläge (Fig. 3 und 6) od. dgl. vorgesehen.

Die Verhältnisse, wie sie beispielsweise beim Anfahren oder Bremsen auftreten, sind aus Fig. 4 ersichtlich. Der Fahrgestellrahmen 1 bewegt sich dabei in Gleislängsrichtung relativ zum Rad 2 um den Betrag v. Dabei stellt sich das Federschild 8 schräg zur Gleisebene, da sich die Federschaken 18 um die Federbolzen 16 drehen. Durch die Schrägstellung des Federschildes 8 wird die eine Schraubenfeder 7 stärker be- und die andere mehr entlastet. Diese unterschiedliche Federbelastung bewirkt ihrerseits nicht nur eine Dämpfung, sondern übt andererseits auch eine Rückstellkraft auf das Federschild 8 zur Rückführung in seine Ruhestellung — parallel zur Gleisebene — aus.

Bewegt sich der Fahrgestellrahmen 1 dagegen, wie aus Fig. 5 ersichtlich, senkrecht zur Gleisebene und zum Rad 2 um den Betrag y, wird die Einfederungsbewegung durch die Stoßdämpfer 10 sowie durch das Zusammendrücken der Schraubenfedern 7 gedämpft. Gleichzeitig versuchen die zusammengedrückten begrenzen sollen. Diese Anschläge bestehen beispiclsweise aus einem Biegestab 23. auf dem Klötze 24 (F i g. 3) aus elastischem Material aufgebracht sind.

Wie aus der Darstellung in Fig. 6 weiter ersichtlich ist. kann das Federschild 8 auch mit mehreren, beispielsweise zwei Bohrungen ausgestattet sein, so daß zur Verbindung zwischen den Rahmenteilcn 15 und dem Fcdtrschild 8 je nach Verwendungsart sowohl kurze Schal·.^n 18 als auch lange Schaken 21 eingesetzt werden können.

Die Anordnung der Schraubenfedern 7 sowie der

jo Vertikalführung 9 ist bei diesen Ausführungsbeispiel in F- i g. 6 entsprechend den Darlegungen in den Fig. I und 2.

Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung gcmäD F i g. I und 2 bzw. 6 ist es möglich, daß der den Radsatz aufnehmende Rahmenteil nicht durch den Fahrgestellrahmen der Maschine, sondern durch den Rahmen eines Drehgestelles gebildet wiird. In solch einem Fall können dann zwei oder mehr Radsätze mittels der beschriebenen Verbindiings- und Fedcrungsmitlel mit dem Trägerrahmen eines Drehgestelles verbunden sein, welches dann seinerseits über entsprechende, dem F'achmann geläufige F'ührungsorgane mit dem Fahrgestellrahmen einer Oberbaumaschine od. dgl. verbunden ist.

Um der speziellen Situation im Zusammenhang mit der Massenverteilung bei Oberbaumaschinen gerecht zu werden, bzw. insbesondere die von den einzelnen Bahnverwaltungen vorgeschriebenen Wertungszahlen (Wz-Werte), die über die Laufruhc der Fahrzeuge eine Aussage treffen, zu erreichen, ist es selbstven Endlich nicht nur möglich, entweder Kurzschaken 18 oder lange Schaken 21 (Fig.! bzw. 6) zu verwenden, sondern es ist weiter möglich, Doppelschakengehänge zwischen dem Federschild 8 sowie den Rahmenteilen 15 eines Drehgestelles bzw. Fahrgestellrahmens 1 anzuordnen. Weiter ist es beispielsweise auch möglich, den Fahrgestellrahmen einer Oberbaumaschine im Bereich des einen Radsatzes mit langen Schaken 21. welchen Anschläge 19 zugeordnet sind, am Federschild 8 aufzuhängen, während die zweite Achse, beispielsweise mittels kurzer Schaken 18. mit dem Fahrgestellrahmen verbunden sein kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Laufwerk für Schienenfahrzeuge, insbesondere für fahrbare Oberbaumaschinen, bei welchen zwischen dem Fahrgestell- bzw. Drehgestellrahmen und jedem Achslager wenigstens zwei Schraubenfedern und ein am Fahrgestellrahmen und am Achslager gelenkig gelagerter, hydraulischer Schwingungsbzw. Stoßdämpfer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (7) zwischen einem über Schakengehänge (9) gelenkig am Fahrgestellrahmen (1) gelagerten, querjochartigen Federschüd (8) und dem Gehäuse (6) des Achslagers (S) und der hydraulische Stoßdämpfer (10) mittig zwischen den Schraubenfedern (7) angeordnet sind.

2. Laufwerk nach Anspruch 1, mit einer durch teleskopartig ineinandergreifende, in der Federachse angeordnete Führungsteile gebildeten Vertikalführung für jede Schraubenfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalführung (11) aus einem am Achslagergehäuse (6) befestigten pilzförmigen Fortsatz (12) und einem mit diesem teleskopartig zusammenwirkenden, am Fahrgestellrahmen befestigten Führungsteil (13) besteht.

3. Laufwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Schakengehänges (9) auf Biegestäben angeordnete Reibungsdämpfungselemeuie (19) vorgesehen sind.

4. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das querjochartige Federschüd (B, mit mehreren Bohrungen zum wahlweisen Einbau verschieden- /-tiger Schakengehänge, insbesondere Kurzsrhakengehänge (Schaken 21), versehen ist

5. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schraubenfedern (7), die bei einer Achsbelastung beispielsweise 2500 kp eine Einfederung von 40 mm bis 70 mm — vorzugsweise 60 mm — aufweisen.

6. Laufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stoßdämpfern (10), die bei einer Kolbengeschwindigkeit von 10 cm/s eine Verstellkraft von wenigstens 400 bis 700 — vorzugsweise 550 kp — aufweisen.