DE2555576C3 - Radsatz für ein Eisenbahnfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radsatz für ein auf vertikal angeordnetem Schienen-Normprofil fahrbares Eisenbahnfahrzeug mit zwei nach unten und innen um einen bestimmten Winkel geneigten Halbachsen, die jeweils ein mit Spurkranz und Lauffläche versehenes Schienenrad tragen.

Bei einem bekannten Radsatz dieser Art (DE-PS 6 96185) ist die Lauffläche des Schienenrades im Querschnitt gesehen zylindrisch ausgebildet, so daß sich aufgrund der geneigten Halbachse des Schienenrades nur ein annähernd linienförmiger Kontakt zwischen der Lauffläche des Schienenrades und der Auflagefläche des Schienenprofils ergibt. Dies bringt sehr hohe Druckspitzen für die Berührungsstellen mit einer entsprechend hohen Abnutzungsrate für das Schienenrad und das Schienenprofil mit sich. Der bei diesem bekannten Radsatz auftretende Verschleiß an Spurkränzen und Schienenköpfen stellt nicht nur eine erhebliche Kostenbelastung für die Eisenbahn dar, sondern die scharfkantigen, durch diesen Verschleiß erzeugten Spurkränze sind der Grund für viele Entgleisungen. Der hohe mit einem solchen unerwünschten Verschleiß verbundene Reibungswiderstand erzeugt außerdem ein beunruhigendes Radpfeifen und verursacht einen erheblichen Widerstand für den Betrieb des Eisenbahnfahrzeugs.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Radsätze zu vermeiden und einen verbesserten Radsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, der keine zu großen Druckbelastungen erzeugt und den Be:rührungsbereich zwischen dem Spurkranz und der Innenseite des Schienenkopfes soweit wie möglich reduziert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lauffläche an den Schienenrändern im Querschnitt gesehen kegelförmig ausgebildet ist, wobei die Kegelstumpfspitze dem Spurkranz zugekehrt ist und der Scheitelhalbwinkel des Kegelstumpfes dem Neigungswinkel der Halbachsen entspricht.

Vorzugsweise liegt der Neigungswinkel der Halbachsen zwischen 5° und 45°. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Lauffläche des Schienenrades ergibt sich eine große Auflagefläche auf dem Schienenprofil, so daß Druckspitzen vermieden werden können. Darüber hinaus wird der Berührungsbereich zwischen dem Spurkranz und der Innenseite des Schienenkopfes auf ein Minimum reduziert, so daß die oben aufgezeigten Nachteile eines großen Berührungsbereiches weitgehend vermieden werden können.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Radsatzes gemäß der Erfindung mit einer auf der Außenseite

ίο des Schienenrades angeordneten Lagereinheit für die Halbachse ist der Neigungswinkel der Halbachsen derart, daß die Lagereinheit vertikal über der Lauffläche angeordnet ist. Hierdurch wird die Beanspruchung der Lauffläche an den Rädern und den Schienen vermindert Im nachfolgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 einen teilweise geschnittenen Aufriß eines Radsatzes eines Eisenbahnfahrzeuges gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Draufsicht, vom Schienenbett aus nach oben gesehen auf eines der in F i g. 1 gezeigten Räder und einen Teil seiner Achse, und

Fi g 3 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 2, wobei ein Standardschienenrad und ein Achsenteil gezeigt ist.

In Fi g. 1 sind zwei Schienenräder Γ gezeigt, die Teil eines Laufwerkes eines Eisenbahnwagens sind. In dieser Figur ist außerdem ein Eisenbahnlaufwagen 50 bekannter Konstruktion dargestellt. Solche Laufwagen haben herabhängende äußere Seitenlager 51, die Federn 52 enthalten, um die Achslagerblöcke nachgiebig zu unterstützen. Die äußeren Enden 54 von quer ausgerichteten unterteilten Achsen 55 werden von Lagerblöcken 53 aufgenommen, welche an dem Laufwagen 50 derart befestigt sind, daß sie direkt oberhalb der Schienen 15 angeordnet sind. Die Achsenenden 54 verjüngen sich nach außen, um ihnen eine kegelstumpfförmige Form zu geben, und tragen Lager 56. wie z. B. einem Rollenlager oder einem festen Bronzelager, wobei jedoch eine gerundete oder sphärische periphere Sitzfläche 57 vorgesehen ist. Die Lager 56 sitzen beweglich in gerundeten Sitzen 58, die innerhalb der Blöcke 53 ausgebildet sind, um eine Schwenkbewegung der Achsen 55 um Drehpunkte 59, die direkt oberhalb der Schienen 15 angeordnet sind, zu ermöglichen.

Die inneren Enden 60 der Achsen 55 sind verjüngt und in Gehäusen 61 angeordnet, die an einem herabhängenden Rahmenteil 62 des Laufwagens 50 befestigt sind. Die Gehäuse 61 haben jeweils ein offenes Ende 63, welches normalerweise durch eine Deckplatte

64 verschlossen ist. Die äußeren gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse 61 sind mit Durchgangsöffnungen

65 versehen, durch welche sich die Achsen 55 erstrecken. Es wird angemerkt, daß die Durchgangsöffnungen 65 eine größere Breite aufweisen, als der größte Durchmesser der innerhalb dieser Durchgangsöffnungen befindlichen Teile der Achsen, um eine Bewegung der Achsen relativ zum Gehäuse in einer hiernach erklärten Weise zu ermöglichen. Innerhalb des Gehäuses 61 sind Lagerblöcke 66 aus einem Lagermaterial, wie z. B. Bronze, angeordnet, welche die inneren Endabschnitte 60 der Achsen umschließen, um alle seitlichen und longitudinalen auf die Achsen ausgeübten Kräfte aufzunehmen. Die Lagerblöcke haben eine Höhe, die geringer als die Höhe der Kammern in den Gehäusen 61 ist, so daß sie in diesen Kammern wie Kolben arbeiten. Die Lagerblöcke 66 werden normalerweise in ihrer

untersten Position, in welcher sie auf der Bodenwand dieses Gehäuses sitzen, durch stoßdämpfende Federn 69 gehaltea

Die mit einem Spurkranz versehenen Schienenräder 1' sind auf den Achsen 55 nahe den verjüngten Enden 54 gelagert. Die Verjüngung der Achsent wien 54 ist derart, daß dann, wenn das Rad auf der Schiene 15 steht, eine die Oberseite des Achsenendes 54 tangierende Ebene im wesentlichen horizontal verläuft Die Schienenrädtr Γ sind im rechten Winkel zur longitudinalen Mittelachse der Achsen 55 angeordnet und von der Vertikalen in Aufwärtsrichtung nach innen gekippt, so daß die mit ihnen verbundenen Achsen 55 mit der Horizontalen einen Winkel von weniger als 90° bilden. Die Laufflächen 8' der Schienenräder konvergieren nach innen in Richtung der Spurkränze 42' der Schienenräder. Daher bildet eine Linie 41, die eine nach innen gerichtete Verlängerung einer die allgemeine Querkontur der Lauffläche 8' des Schienenrades 1' anzeigenden Linie bildet, einen spitzen Winkel α mit einer axialen Mittellinie 40, die sich nach innen von dem Schienenrad erstreckt und mit der longitudinalen Mittelachse der Radachse 55 zusammenfällt Dieser Winkel der Laufflächen 8' kann innerhalb eines Bereichs liegen, dessen kleinster Wert 5° und dessen größter Wert erheblich oberhalb von 25°, z. B. in der Größenordnung von 45°, ist

Als Ergebnis des oben beschriebenen Aufbaues wird bei der Benutzung eines so ausgebildeten Eisenbahnwagens ein größerer Teil der Last des Wagens, z. B. 99% von den Lagern 56 aufgenommen, welche direkt oberhalb der Laufflächen 8' der Schienenräder angeordnet sind. Nur ein kleiner Teil einer solchen Last wird auf die Lagerblöcke 66 übertragen. Diese Verteilung des Gewichtes auf das Laufwerk des Wagens ermöglicht leichtere Achsen und einen schmaleren und festeren Laufwagenrahmen. Aufgrund der geteilten Achskonstruktion wird während der Wagenfahrt eine Differentialwirkung erzeugt, die einen Schlupf der Räder aufgrund von Unterschieden im Durchmesser von gepaarten Rädern wegen ungleichen Verschleißes und wenn der Wagen auf dem Schienenweg Kurven durchfährt, verhindert. Die geteilte Achskonstruktion ermöglicht darüber hinaus, daß das Laufwerk eines Wagens derart angeordnet wird, daß die vorderen gepaarten Räder eines solchen Wagens leicht gegeneinander gestellt und die hinteren Räder eines solchen Wagens leicht auseinandergestellt werden. Eine solche gegeneinander gestellte Anordnung der Räder vermindert zusätzlich eine Flanschabnützung und die Möglichkeit einer Entgleisung, z. B. durch Radausfahren. Die Anordnung der Achsen, Lager und Federn wird außerdem seitliche Stöße auf den Laufwagen des Wagens während seiner Benutzung reduzieren. Schienenwegzustände während der Benutzung, die eine Bewegung eines Rades von seiner normalen gekippten Position um den Drehpunkt 59 zu einer vertikaleren Position verursachen wollen, üben einen nach oben gerichteten Druck auf den Lagerblock 66 aus und werden durch die Feder 69 gedämpft und absorbiert Jede Tendenz der Achse und des Rades, sich um den Drehpunkt 59 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen, wird durch den Wandteil des Gehäuses 61 blockiert, der die untere Kante der Durchgangsöffnung 65 in dieser Wand bildet, was als Anschlag gegen eine solche Bewegung der Achse und des Rades wirkt Der Unterschied des beschriebenen Aufbaus des Rades zum Standardtyp des Schienenrades geht ohne weiteres aus einem Vergleich der F i g. 2 und 3 hervor. An der inneren Oberfläche 15' des Schienenkopfes 15 liegen die Spurkränze der Schienenräder an. Während die Bereiche des Schienenkontaktes zwischen den Laufflächen 8' und 71 des erfindungsgemäßen Rades 1' und des Standardschienenrades 70 jeweils im wesentlichen gleich groß sind, wie jeweils durch die Querlinien 72-72, 73-73 angezeigt ist, sind die Bereiche des Schienenkontaktes der Flansche solcher Räder wesentlich verschieden. Wie dargestellt ist, ist der Berührungsbereich der Innenseite des Flansches 42' des Rades Γ mit der inneren Oberfläche 15' des Kopfes der Schiene 15, wie durch die Linie 74-74 in F i g. 2 gezeigt ist, wesentlich kleiner als der Berührungsbereich der Innenseite des Flansches 70' mit der inneren Oberfläche 15' des Schienenkopfes, wie durch die Linie 75-75 in Fig.3 gezeigt ist. Diese Unterschiede in den Bereichen mit Abnutzungs- und Schleifwirkung bei der Benutzung der beiden Räder sind so erheblich, daß die Verwendung des Rades Γ die Reibung, den Flanschverschleiß, den Schienenverschleiß und das Pfeifen bzw. Quietschen erheblich reduziert Die Reduzierung der Reibkräfte und des Widerstandes ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Zugkraft, die für eine Bewegung eines Zuges, der mit den Rädern gemäß F i g. 2 ausgerüstet ist, durch Kurven, Weichen, Steigungen und Wegstrecken mit Kleinbahnbedingungen erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   Ϊ. Radsatz für ein auf vertikal angeordnetem Schienen-Normprofil fahrbares Eisenbahnfahrzeug mit zwei nach unten und innen um einen bestimmten Winkel geneigten Halbachsen, die jeweils ein mit Spurkranz und Lauffläche versehenes Schienenrad tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (8') an den Schienenrädern (V) im Querschnitt gesehen kegelförmig ausgebildet ist, wobei die Kegelstumpfspitze dem Spurkranz (42') zugekehrt ist und der Scheitelhalbwinkel des Kegelstumpfes dem Neigungswinkel der Halbachsen (55) entspricht.
2. 2. Radsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Halbachsen (55) zwischen 5° und 45" liegt.
3. 3. Radsatz nach Anspruch 1 oder 2 mit einer auf der Außenseite des Schienenrades angeordneten Lagereinheit für die Halbachse, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Halbachsen (55) derart ist, daß die Lagereinheit (56) vertikal über der Lauffläche (8') angeordnet ist.