DE2537172A1 - Radsatzfuehrung fuer schnellauffaehige laufwerke von schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

• Radsatzführung für schnellauffähige Laufwerke von Schienenfahrzeu.gen Die Erfindung bezieht sich auf eine Radsatzführung für schnellauffähige Laufwerke von Schienenfahrzeugen ent sprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Um gute Laufeigenschaften schnellfahrender Schienenfahrzeuge zu erzielen, schienen lange Zeit Achsführungen erforderlich zu sein, die der Radsatzwelle gegenüber dem Aufbau in lotrechter Richtung ein gefedertes großes Spiel, in den waagerechten Richtungen längs ein sehr kleines sowie quer ein etwas größeres Spiel ermöglichten (Parallelführung der Radsatzwellen).
• Zweck vorliegender Erfindung ist es, ein Mittel zu schaffen, durch das der beim Durchfahren von Streckenkurven als Folge der Richtkräfte unverhältnismäßig große Verschleiß an Spurkränzen und Schienenflanken vermindert wird.
• In diese Richtung weist eine bekannte Lenkerführung für Radsätze von Schienenfahrzeugen, die für jedes Radsatzlagergehäuse ein Lenkerpaar zeigt, dessen beide Lenker in verschiedenen Höhen über der Schiene zwischen Ober-und Unterseite des Radsatzlagergebäuses angeschlossen sind und in einander entgegengesetzte Fahrzeuglängsrichtungen vom Radaatzlagergehäuse zum Laufwerkrahmen verlaufen, wobei die aus Federblättern gebildeten Lenker sowohl am Laufwerkrahmen als auch am Radsatzlagergehäuse starr und spiellos angeschlossen sind, von welchen Anschlüssen die am Radsatzlagergehäuse aus Silentblocs bestehen, deren jeweilige Längsachse parallel der Radsatzwellenachse liegt. Die Silentblocs sollen hier lediglich dem verschleißlosen Verschwenken der Lenkeraugen gegenüber dem Radsatzlagergehäuse Rechnung tragen. Eine weitergehende Elastizität war hier weder beabsichtigt noch ist eine solche gegeben (DT-AS 1161 299; B 61 f).
• Es ist auch eine Radsatzführung bekannt, bei der zwischen Drehgestellrahmen und Radsatzlagergeh;use sich erstreckende Federblattlenker die Längs- und Querführung des Radsatzes übernehmen. Zusätzlich ist das Radsatzlagergehäuse noch durch zwischen diesem und dem Drehgestell-Langträger angeordnetes in erster Linie der Abfederung in lotrechter Richtung dienende Gummischichtfedern geführt. Diese Radsatzführung tt für den vorgesehenen Zweck in I"ahrtrichtung zu wenig nachgiebig; die Elastizität ist im Betrieb nicht variabel (Buch: "Sachs, Elektrische Triebfahrzeuge", 1973, Bd. I, Seite 513, Abb. 3.404).
• Theoretische Uberlegungen sowie Laufversuche neueren Datums haben überkritischen Lauf von Radsätzen mit stark kegeligen Laufflächen in schnellauffähigen Drehgestellen bei weicher Lßngs- und harter bzw. mäßig harter Queranlenkung ergeben.
• Eine auf vorstehenden Uberlegungen beruhende Radsatzführung für ein Schienenfahrzeug ist bereits bekannt.
• Hierbei ist jede Radsatzwelle in Radsatzlagern drehbar gelagert und es sind die Radsatzlager über nachgebende FUhrungsteile mit dem Laufwerkrahmen verbunden, wobei jedes Radsatzlagergehäuse an einem tief unterhalb seiner waagerechten Quermittelebene über einen gelenkigen Anschluß mit einem in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckenden Achslenker derart verbunden ist, daß das Radsatzlagergehäuse um den gelenkigen Anschluß in Fahrtrichtung pendeln kann. Diese Radsatzführung ennöglicht zwar den Bau schnelllauffähiger Drehgestelle. Erwünscht wäre jedoch eine Entwicklung in der Richtung, daß die Radsatzwelle waagerecht quer mit einem streckenabhängig wahlweise ganz geringen oder etwas größeren Spiel geführt wird (DT-OS 1913 784; B 61 F).
• Es ist auch eine Achslagerführung für Drehgestelle insbesondere von Lokomotiven bekannt, ie einen verwindungsweichen Rahmen aufweisen und deren Langträger sich über Stützfedern auf Teile der Radsatzlagergehäuse abstützen, ferner Lenker, die mit einem Ende am Radsatzlagergehäuse und dem anderen Ende am Laufwerkrahmen angeschlossen sind wobei jedem Radsatzlager nur ein, auf Zug bzw. Druck beanspruchbarer Lenker zugeordnet ist, der mit seinem einen Ende an einem Teil des Laufwerklangträgers kardanisch beweglich angeschlossen rist, so daß die Querführungskräfte allein durch die zwischen Radsatzlagergehäuse und dem Laufwerklangträger angeordneten Stützfedern aufgenommen werden. Die Lenker sind beidenendes allseits beweglich am benachbarten Fahrzeugteil befestigt. Da hier die Lenker aufgabengemäß nur Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskräfte übertragen, ist die Radsatzführung waagerecht allein durch die Charakteristik der Stützfedern gegeben, ohne daß eine Anpassung an die beispielsweise beim Durchfahren von .Kurven unterschiedlichen Führungskräfte möglich wäre (DT-OS 2029 329; B 21 f, 5/26).
• Außerdem ist eine Radsatzführung für Drchgestelle von schnellfahrenden Schienenfahrzeugen bekannt, bei denen jeder Radsatz eine Drehbewegung um die durch den Radsatzschwerpunkt gehende senkrechte Achse ausführen kann, wozu zwischen dem Drehgestellrabmen und jedem Rollen-Radsatzlagergehäuse mindestens je ein in Fahrtrichtung liegender hubgeschwindigkeitsabhängiger Dämpfer derart angeordnet ist, daß er Drehbewegungen des Radsatzes um die senkrcchte Achse entgegenwirkt. Es besteben jedoch Bedenken, derartigen Dämpfern Aufgaben der Radsatzführung zu übertragen (DT-AS 1804 145; B 61 F, 5/26).
• Schließlich ist eine für ein sch@ollauffähiges Schienenfahizeug bestimmte federnde Achsführung bekannt, bei der jedem Radsatzlagergebäuse zwej Gemaischichtfedern zugeordnet sind. und zwar etwa in Höhe der Radsatzachse jeweils ver und hinter der Radsat@welle. Jede dieser Pedern weist zwisch@n je zwei Widerlagern gummielastische Schichten auf, wobei die Widerlager ihrersoits zwei dachförmig gegeneinander geneigte stützflächen besitzen. Auch diese Konstruktion erlaubt es nicht, die Q@erclastizität der Achsführung streckenverlaufabhängig zu variieren (DT-AS 2103 100; B 61 f, 5/02).
• Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine den neuesten lauftechnischen Erkenntnissen Rechnung tragende, insbesondere für schnollauffähige Schienenfahrzeuge geeignete Radsatzführung zu schaffen bzw. weiterzuentwickeln.
• Die Lösung der Aufgabe der Erfindung ist durch die dem Patentanspruch 1 entnehmbaren Mittel gegeben.
• Damit ist es möglich, die bei Fahrt durch Kurven zwischen Rad und Schiene auftretenden Kräfte erheblich zu verringern, ohne aber bei Fahrt in der Geraden auf eine exakte splélfreie Parallelführong der Radsätze eines jeden Drehgestelles verzichten zu müssen. Der Lauf des mit der erfindungsgemäßen Radsatzführung ausgerüsteten Fahrzeuges. ist auch in Kurven bestmöglich, weil den Radsätzen die Freiheit gegeben ist, unter dem Einfluß des entsprechend gestalteten R@dreifenumrisses sich kurvengerecht einzustellen. Dies trägt erheblich zur Verringerung des Verschleißes au den Flanken der Spurkränze bzw. der Schienenköpfe bei.
• Die Einrichtung ist prinzipiell auf die versebiedenen bekannten Lenkerformen anwendbar. Auch könn@n je Achswellenlager @ahlweise@ein oder zwei Führungsteile eingebant sein; vorzugsweise ist jedoch an die Verwendung je eines Führungsteiles je Badsa@zlagergchäuse gedscht.
• Als Stellgröße für die durch dasDruckelement auszuübende Kra@t kann belspielsweise die beim Einlauf in eine Kurv@ sich aufbauende Flichkraft oder/und der Drehgestellausschlag dienen. Sofern das betreffende Schienenfahrzeug mit einer gleisbogerabhänglgen Luftfedersteuerung ausgerüstet ist, übernimmt diese zweckmäßigerweise auch die Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung. Ebenso können die Größe des zwischen Drehgestellängsachse und Fahrzauglängsachse auftreten@en Ausschwenkwinkels Stellgröße zur Steuerung des der Einrichtung zuzuführenden Energieträgers sein.
• Das Druckelement läßt sich je nach den Gegebenheiten für Baaufschlagung mit Druckluft, Drucköl oder elektrisehe Energie ausgestalten. Durch die Anwendung von Druckluft kommen der erfindungsgemäßen Einrichtung und insbesondere dem Druckelement alle der Druckluft-Bremstechnik immanenten Vorteile zugute.
• Betrieblich genau so unempfindlich wären die im Schienenfahrzeugbau ebenfalls angwandten Solenoide.
• Nach einer Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist ein schnelles Aufbeben der vom Druckelement ausgeübten Kraft durch eine Rückstelleinrichtung vorgesehen.
• Hierbei sind zwei grundsätzlich gleichwertige Auordnungen möglich: Zum einen kann die Rückstelleinrichtung bei nichtbeaufschlagtem Druckelement das nachgiebige Verbindungsmittel in der Stellung halteu, in der dem Radsatz gewisse Pendelbewegangen um die auf die Radsatzwellenmitte gefällte Hochachse möglich sind. Beaufschlagen des Druckelementes durch einen Energieträger führt in diesem Falle zu einer spielfreien Len@erführung des Radsatzes. Alternativ kann der Erfindungsgegenstand auch so konstruktiv gestaltet sein, daß die Rückstelleinrichtung die spielfrele Achsführung für den Lauf des Fahrzeuges bewirkt. Beim Einlauf in Kurven würde in diesem Falle Energiezufuhr auf das Druckelement die Wirkung der Rückstolleinrichtung aufheben; der Radsatz wird also in kurvenradialer Einstellong die Kurve durchlaufen. Beim nachfolgenden Einlauf in die Gerade wird das Dr@ckelement druck- bzw. stromlos, wodurch selbsttätig der Betriebszustand spielfreie Lenkerführung wieder eintritt.
• In jedem der beiden möglichen Fälle ist der Radsatz waagerecht längs und quer nicht nur durch die lotrechten Federmittel, sondern auch noch durch die Führungsteile geführt.
• Die Achsführung ist daher besonders sicher.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den verbleibenden Unteransprüchen entnehmbar.
• Die Gestaltung des auf die elastische Buchse einwirkenden Bolzens als Kreiskegel in Verbindung mit der analogen Innenausbildung der elastischen Buchse läßt sich gleichzeitig gut realisieren und ergibt eine optimale Wirkung.
• Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt; es zeigen; Fig. 1 die Seitenansicht auf die vollständige orfindungsgemäße Radsatzführung, stark vereinfacht, Fig. 2 die Draufsicht auf die Radsatzführung entsprechend Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch ein nachgiebiges Verbindungsmittel entsprechend III-III nach Fig. 1 in etwas größerem Maßstab und Fig. 4 einen Schnitt durch das Federmittel entsprechend IV-IV nach Fig. 1.
• In Fig. 1 ist mit 1 ein Radsatzlagergehäuse, mit 2 ein Fübrungsteil, mit 3 ein Laufwerkrah@en und mit 4 ein nachgiebiges Verbindungsmittel bezeichnet. Das Führungsteil 2 kann ein beliebiger Lenker sein; dergertellt ist hier ein beidenendes in je einem Drehgelenk angeschlossener, zug-bzw. drucksteifor Achslenker, der auch Bewegungen des Radsatzlagergehäuses waagerecht quer begrenzen kann.
• Mit 7 sind Federmittel bezeichnet, die in z- Richtung sehr, in y- Richtung äußerst wenig und in x- Richtung etwas mehr elastisch sind. An Stelle der in den Fig. 1 und 4 angedeuteten Gummischichtfedern kann auch jede andere Feder treten, die vorgenannten Kennungen genügt.
• Fig. 2 zeigt die genannten Teile (jedoch ohne 7) in Draufsicht beispielsweise eingebaut unter einem Langträger eines Drehgestelles.
• Aus Fig. 3 ist im Schnitt beispielsweise eine bevorzugte Ausgestaltung des nachgiebigon Verbindungsmittels 4 und desson Befestigung durch Halteteile 17 sowie die Verbindung mit dem Führungsteil 2 in schematischer Darstellungsweise ersichtlich. Mit 5 ist ein Auge am Führungsteil 2 angedeutet. Dieses Auge umschließt eine elastische Buchse 6, die wiederum ein Bolzen 8 durchdringt. Auf den in Halteteilen 17 gehaltenen Bolzen 8 kann axial ein Druckelement 13 in Wirkrichtung 15, sowie in entgegengesetzter Wirkrichtung 16 eine Rückstelleinrichtung 12 einwirken.
• In der Erfindung wird von der physikalischen Erkenntnis Anwendung gemacht, daß die elastische Kennung eines elastischen Stoffes, wie z.B. Weichgummi, durch Verdichten in weiten Grenzen verändert werden kann. Solange also die elastische Buchse 6 nicht vorgespannt ist, ermöglicht sie gegen geringe Rückstellkraft (in x- Richtung) dem Führungsteil 2 eine hinreichende Beweglichkeit in einer der Fahrschiene parallelen Achse; der (in Fig. 1 nur angedeutet) Radsatz kann dit erwünschten Pendelbewegungen bei Kurvenfahrt ausführen. Durch Veruichten des Gummis der elastischen Buchse 6 während Geradeausfahrt wird dem Fiihrungsteil 2 weitestgehend die Längsbeweglichkeit genommen; eine spielfreie Lenkerführung ist gegeben.
• Das Verdichten des Gummis der elastischen Buchse kann erfindungsgemäf3 auf verschiedene Weise erfolgen: Die beab sichtigte Wirkung könnte beispielsweise dadurch erzielt werden, daß axial in einer Ringfläche auf die Buchse 6 gedrückt würde. Wirkungsgleich wäre auch ein in bekannter Weise erfolgendes Ausweiten einer » zweckmäßigerweise zylindri sehen Innenbohrung der Buchse 6.
• Nach dem gewählten Ausführungsbeispiel sind jedoch die Innen bohrung der Buchse 6 und der Schaft des Bolzens 8 in dem betreffenden Bereich kreiskegelförmig ausgebildet. Verschieben des Bolzens 8 in Wirkrichtung 15 hat Verdichten der außer im Auge 5 noch zwischen den Flächen der Halteteile 17 einbespannten Buchse 6 zur Folge.
• Bei genügend großem Öffnungswinkel der kegeligen Flächen würde ein Entspannen durch selbständige Bewegung des olzens 8 in Wirkrichtung 16 erfolgen.
• Erfindungsgemäß ist jedoch, bei entsprechend geringerer Kegelneigung, noch eine die Wirkrichtung 16 bewirkende Rückstelleinrichtung 12 vorgesehen.
• Hierbei gibt die Erlindung dem Konstrukteur zwei Möglichkeiten an Hand. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird der Kolben 9 durch Beaufschlagen mit Druckluft 14a in Wirkrichtung 15 verschoben, was zum Verdichten cler Buchse 6 und letztendlich zur spielfreien Lenkerführing führt. Entlüften des Zylinders 10 bringt die Rückstelleinrichtung 12, hier durch eine zylindrische Schraubenfeder symbolisch angedeutet, zur Wirkung, was kurvengerechte Radsatzeinstellung ermöglichst.
• Würde man hingegen, was auch im Rahmen der Erfindung liegt, die in Fig. 3 dargestellte Schraubenf eder links vom Kolben und die Druckluft im dann abzudichtenden Raum rechts vom Kolben wirken lassen, dann würde die Federkraft allein die "Geradeausstellung" des Bolzens 8 der Radsatzführung und die Wirkung der Druckluft die "Kurvenstellung" bewirken.
• Offensichtlich ist ein druckölbetriebenes oder mit einem Solenoid ausgerüstetes Druckelement dem vorbeschriebenen wirkungsgleich.
• Außerdem kann alternativ auch die Rückstelleinrichtung 12 am Nichtkolbenende des Bolzens 8 angreifen. Als weitere Alternative ist eine druckluftbetriebene Rückstelleinrichtung möglich, wobei der Kolben 9 in einem doppeltwirkenden Zylinder 10 arbeiten kann und das Umsteuern von "Geradeausstellung " in "Kurvenstellung" mit einem verhältnismäßig einfachen Ventil bewirkt wird.
• Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des mit einer Rückstelleinrichtung 12 kombinierten Druckelementes 13 wird besonders günstig durch Verwendung entsprechender Teile aus der Druckl uf tbrems teclmik aufgebaut.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Radsatzführung für schnellauffähige Laufwerke von Schienenfahrzeugen, bei denen jede Radsatzwelle beidseitig in Radsatzlagern gelagert und die Radsatzlagergehäuse gegenüber dem Rahmen des Laufwerkes durch Führungsteile höhenveränderlich gehalten und über Federmittel abgestützt sind5 wobei auch mindestens zwischen einem Ende des Führungsteiles und dem benachbarten Teil (Radsatzlagergehäuse und/oder Laufworkrahmen) ein etwas nachgiebiges Verbindungsmittel sich befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel ('7), wie an sich bekannt.

in x-, y- und z- Achse von einander erheblich unterschiedliche Kennungen hat und daß dem nachgiebigen Verbindungsmittel (4) ein dessen Federkennung gesteuert veränderndes mittels einem Energieträger (14) betätigbares Druc7-element (13) zugeschaltet ist.

2. Radsatzführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der der Wirkrichtung (15) des Druckelementes (13) entgegengesetzter Wirkrichtung (16) wirkende Rückstelleinrichtung (12) vorgesehen ist.

3. RadsatzfUhrung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung (16) die die Spannung in der elastischen Buchse (6) vermindernde ist (Fig. 3; wie gezeichnet).

4. Radsatzführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung (16) die die Spannung in der elastischen Buchse (6) erhöhende ist (Fig. 3; entgegengesetzt wie gezeichnet).

5. RadsatzfUhrung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zwischen Führungsteil und dem benachbarten Laufwerkteil befindliche nachgiebige Verbindungsmittel als in einem Puge des Führungsteiles gelagerte elastische Buchse ausgebildet und die elastische Buchse mittels einem Bolzen in einer Halteteil gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (8) als durch Verschieben in Wirkrichtung (15 oder 1o) die Federkennung der elastischen Buchse (6) durch Druckveränderung veränderndes kolbenartig wirkendes Bauteil gestaltet ist.

6. Radsatzführung nach Ansprüchen 1, 2 und/oder 5, mit als Achslenker ausgebildetem iMhrungsteil und als in x-, y- und z- Achse von einander erheblich unterschiedliche Kennungen aufweisende Gummischichtfcder ausgebildetem Federmittel, wobei das zwischen dem Achsienker und dem angeschlossenen Fahrzeugteil (Radsatzlagergehäuse und/oder Laufwerkrahmen) vorgesehene nachgiebige Verbindungsmittel als in einem Auge des Achslenkers gelagerte elastische Buchse mit einem diese durchdringenden in einem Halteteil gehaltenen Bolzen gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß einander zugewandte Flächen einerseits der Bohrung der Buchse (6) und andererseits der Oberfläche des Bolzens (8) kreiskegelförmig ausgebildet sind, und daß der Bolzen (8) mittels Druckelement (13) in Wirkrichtung (15) sowie alternativ mittels Rückstelleinrichtung (12) in Wirkrichtung (16) in der Bohrung der Buchse (6) axial verschiebbar ist.

7. Radsatzführung nach Ansprüchen 1 bis 4 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung (16) der Riickstelleinrichtung (12) durch eine der Achse des Bolzens (8) koaxiale zylindrische Schraubenfeder bewirkt ist.

8 Radsatzführung nach Ansprüchen 1 bis 1F und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (13) als durch Druckluft (14a) beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist.

9. Radsatzführung nach Ansprüchen 1 bis 4 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (13) als durch Drucköl (14b) betätigbare Kolben-Zylinder-Ein heit ausgebildet ist.

10. Radsatzführung nach Ansprüchen 1 bis 4 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (13) als elektrisch betätigbare Elektromagnet-Einheit ausgebildet ist.

11. Radsatzführung nach einem oder mehreren der vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Rückstelleinrichtung (12) als durch Druckluft (14c) beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist.

L e e r s e i t e