DE2603275A1

DE2603275A1 - Rail wheel for high speed train - with tapered flange leading to inclined tyre to damp travel resonance

Info

Publication number: DE2603275A1
Application number: DE19762603275
Authority: DE
Inventors: Guenther Ahlborn; Rolf Dipl Ing Kramer; Alfred Lohamann
Original assignee: Waggon Union GmbH
Current assignee: Waggon Union GmbH
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1977-08-04

Abstract

The wheel for the high speed train has a tapered flange, with the taper on both sides, and with a flat rim (5). The inside taper (4) leads to a positive radius (3) with decreasing size towards a tyre (1) and with an inclined face. The positive radius has a greater radius than the edge of the rail. The wheel shape is suitable for high speed trains and dampens any resonance, leading to erratic tracking. The cornering properties of the wheel are also improved, with reduced wear for both wheel and rail. The relatively short flange is suitable for stable running in groove rails of tramways etc.

Description

Radsatz für die Laufwerke von Schienenfahrzeugen Wheel set for the running gear of rail vehicles

Die Erfindung betrifft einen Radsatz für die Laufwerke von Schienenfahrzeugen, insbesondere für schnellfährende Stadt-und Vorortbahnen, die auf Hoch- und Rillenschienengleis verkehren, wobei die Laufwerke aus primär und sekundär gefederten Antriebs- und Laufdrehgestellen bestehen, deren Wiege über einen Drehkranz am Wagenkasten befestigt ist und die Radsätze starr und in Monobloc- oder bandagierter Bauweise ausgeführt sind.The invention relates to a wheel set for the drives of rail vehicles, especially for high-speed urban and suburban railways that run on elevated and grooved rail tracks run, with the drives consisting of primary and secondary spring-loaded drive and There are running bogies, the cradle of which is attached to the car body via a slewing ring and the wheel sets are rigid and designed in monobloc or bandaged construction are.

Bisher wurden bei fast allen Straßen-und Vorortbahnen Radsätze mit Flachprofil verwendet, die eine ebene oder schwach geneigte Radlauffläche aufwiesen. Zum Führen des Rades in der Schiene wurde der Spurkranz mit konischen Stirn-Eegelmantel und Spurkranzrückenfläche ausgebildet. Die Auflauffläche des Spurkranzes war ebenfalls eben ausgebildet. Zwischen Radlauffläche und Stirn-Kegelmantel war eine Hohlkehle angeordnet, deren Radius kleiner war als der korrespondierende Radius der Kopfrundung der Schiene. Diese Ausbildung der Stütz-und Führungselemente des Rades konnte verwendet werden, da die Bahnen relativ langsam liefen und dadurch niedrige Erregerfrequenzen erzeugten, die zu einem horizontal unterkritischen Laufverhalten der Fahrzeuge führten. Ein weiterer Grund war die relativ einfache Wartung des Radsatzes, der bei Verschleiß mit einfachen Mitteln nachgedreht oder geschliffen werden konnte.So far, almost all trams and suburban railways have wheel sets Flat profile used, which had a flat or slightly inclined wheel tread. To guide the wheel in the rail, the wheel flange with a conical frontal Eegel jacket was used and flange back surface formed. The run-up surface of the wheel flange was also just trained. Between the wheel tread and the face cone surface was a hollow arranged whose radius was smaller than the corresponding radius of the head rounding the rail. This training of the support and guide elements of the wheel could be used because the railways ran relatively slowly and therefore low excitation frequencies generated, which led to a horizontally subcritical running behavior of the vehicles. Another reason was the relatively easy maintenance of the wheelset when it wears out could be turned or sanded with simple means.

Die Verwendung einer ebenen Auflauffläche für den Spurkranz ist bedingt durch die Verwendung von Rillenschienen bei Strassenbahnen. Hier läuft der Spurkranz bei Herzstücken in Flachschienen mit seiner Auflauffläche auf den Rillengrund der Schiene auf.The use of a flat contact surface for the wheel flange is conditional through the use of grooved rails on trams. The wheel flange runs here for frogs in flat rails with its contact surface on the bottom of the groove Rail on.

Im Zuge der Verwendung von Straßenbahnen als kombinierte Strassen- und Vorortbahnen wurde die Geschwindigkeit der Einheiten stark heraufgesetzt. Hierdurch wird die Resonanz zwischen Sinuslauf der Radsätze und Eigenfrequenz der Wagenkastenquerabstützung schnell erreicht. Das führt zu starken Anlauf stössen des Stirn-Kegelmantels an der Fahrschienenflanke der Schiene. Hierdurch entsteht ein Zickzacklauf des Radsatzes, der höhere Geschwindigkeiten infolge Wagenlaufunruhe und Entgleisungsgefahr verhindert, wobei durch die Anlaufstöße ein früher Verschleiß des Spurkranzes und der Schiene auftritt.In the course of using trams as a combined road and suburban railways became the speed of the units greatly increased. This results in the resonance between the sinusoidal running of the wheelsets and the natural frequency of the Car body cross support reached quickly. This leads to strong startup bumps of the front cone jacket on the rail flank of the rail. This creates a zigzag running of the wheelset, the higher speeds due to uneven carriage and the risk of derailment is prevented, with early wear due to the start-up impacts of the flange and the rail occurs.

Weiter ergibt sich erhöhter Verschleiß des Spurkranzes und der Schiene beim Bogenlauf. Um den Resonanzbereich früher zu durchfahren, ging man dazu über das Laufverhalten der Fahrzeuge überkritisch zu gestalten. Bei überkritischem Laufverhalten also weicher secundärer Querfederung sollte zur besseren Verstimmung des Schwingungssystems die Radlauffläche mit einer größeren Neigung versehen werden.There is also increased wear on the wheel flange and the rail at the bow run. In order to pass through the resonance range earlier, one went over to it to make the running behavior of the vehicles supercritical. With overcritical running behavior So softer secondary transverse suspension should be used for better detuning of the oscillation system the wheel tread can be provided with a greater incline.

Die Bundesbahn ist schon früher dazu übergegangen, ein sogenanntes Verschleißprofil zu verwenden, bei dem die Radlauffläche von der Radaußenkante bis zum Meßkreis anfangs kegelig und dann in einen flachen positiven Radius auslaufend oder mit einer flacheren Kegelneigung versehen bis zum Meßkreis ausgebildet ist. Etwa vom Meßkreis bis zum Stirn-Kegelmantel schliessen sich mehrere negative Radien an den positiven Radius an, wobei diese Radien bis zu einem kleinsten Radius in der Hohlkehle sich verkleinernd ausgebildet sind. Der Stirn-Kegelmantel des Spurkranzes ist ebenfalls wieder kegelig ausgebildet.The Federal Railroad switched to this earlier, a so-called Use wear profile in which the wheel running surface extends from the outer edge of the wheel to initially conical to the measuring circle and then tapering into a flat positive radius or is provided with a flatter cone slope up to the measuring circle. Several negative radii close approximately from the measuring circle to the front cone surface to the positive radius, these radii down to a smallest radius in the fillet are designed to decrease in size. The frontal cone of the wheel flange is also tapered again.

Dieses Laufprofil ist das sogenannte Verschleißprofil beispielsweise DB II, bei dem in jeweils allen Lagen des Rades zur Schiene das Rad nur in einem Punkt mit seiner Radlauffläche der Hohlkehle- oder dem Stirn-Kegelmantel die Scheitelfläche oder die Kopfrundung der Schiene berührt. Bei diesem Verschleißprofil erhält man einen großen Berührungsbereich und damit einen gleichmäßigen Verschleiß über die gesamte Lauffläche.This running profile is the so-called wear profile, for example DB II, in which the wheel is only in one position in all positions of the wheel to the rail Point with its wheel running surface of the fillet or the front conical surface is the apex surface or touches the rounded head of the rail. With this wear profile one obtains a large contact area and thus an even wear over the entire tread.

Vor allem der Spurkranzverschleiß wird wesentlich geringer.Above all, the wheel flange wear is significantly reduced.

Insgesamt erhält man beim Verschleiß also nur eine geringe Xnderung der Profilform und damit gleichbleibende Laufeigenschaften.Overall, there is only a slight change in wear the profile shape and thus consistent running properties.

Bei Straßenbahnen und Vorort zügen war dieses bisherige Verschleißprofil nicht verwendbar, da durch die kombinierte Verwendung von Rillengleis und Hochschiene das Verschleißprofil nicht verwendet werden konnte.This was the previous wear profile for trams and suburban trains Cannot be used because of the combined use of grooved track and high rail the wear profile could not be used.

Die Aufgabe der Erfindung bestand nun darin, für Laufwerke von Schienenfahrzeugen der eingangs genannten Art das Radsatzprofil so auszubilden, daß eine Verwendung bei Hoch- und Rillenschienengleis ermöglicht wurde, bei verbesserter Bogenbefahrbarkeit geringerer Profilverschleiß, gleichbleibende Laufeigenschaften und Fahren von höheren Geschwindigkeiten als bisher.The object of the invention now consisted of the drives of rail vehicles of the type mentioned to train the wheelset profile so that a use was made possible for high and grooved rail tracks, with improved curved drivability lower profile wear, consistent running properties and driving higher Speeds than before.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Profil des Rades des Radsatzes von der Radaußenkante bis nahe den Meßkreis auf an sich bekannte Weise kegelig oder anfangs kegelig und dann mit einem positiven Radius ausgefuhrt ist, daß das Profil dann über den Meßkreis hinaus auf an sich ebenfalls bekannte Weise durch eine anfangs durch große, dann durch kleiner werdende Radien gebildete Kurve gebildet ist, die am Spurkranz über die Hohlkehle und einen steilen Flankenwinkel des Stirn-Kegelmantels in die an sich ebenfalls bekannte ebene Auflauffläche des Spurkranzes ausläuft, wobei die Auflauffläche zum Stirn-Kegelmantel und zur Spurkranzrückenfläche abgerundet ist und die Spurkranzrückenfläche ebenfalls wie bekannt kegelig ausgeführt ist.According to the invention, this object is achieved in that the profile of the wheel of the wheel set from the outer edge of the wheel to near the measuring circle on itself known way tapered or initially tapered and then with a positive radius it is stated that the profile is then also in itself beyond the measuring circle known way by initially using large, then decreasing radii The curve formed is formed on the flange over the fillet and a steep one Flank angle of the front conical jacket in the also known flat run-up surface of the flange expires, with the run-up surface to the front cone surface and to the The flange back surface is rounded and the flange back surface is also like is known to be tapered.

Die Hohlkehle weist einen größeren Radius als die Kopfrundung von Hoch- und Rillenschiene auf.The fillet has a larger radius than the rounded tip of Upright and grooved rail on.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Profils des Radsatzes wird eine Eombination aus dem bisher bekannten Profil für Strassenbahnen mit ebener Radlauffläche und ebener Auflauffläche und dem bei der Bundesbahn verwendeten Verschleißprofil erzielt.This inventive design of the profile of the wheel set is a combination of the previously known profile for trams with flat Wheel tread and flat run-on surface and the wear profile used by the Federal Railroad achieved.

Auf vorteilhafte Weise wird somit das Fahren von hohen Geschwindigkeit-en auf Hochgleis und das Fahren durch Rillenschienen im Stadtbereich ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht durch die beim Kurvenlauf entstehende Laufkreisdifferenz zwischen den beiden Rädern jeder Achse, wobei das außere Rad auf einem größeren Durchmesser läuft als das innere Rad. Bedingt durch diese Differenz wird das äußere Rad bei gleicher Umdrehung einen größeren Weg durchlaufen als das innere Rad und der Radsatz sich außerdem infolge seiner Wendemöglichkeit im Drehgestellrahmen annähernd radial im Bogen einstellen können.Driving at high speeds is therefore advantageous on high tracks and driving through grooved rails in urban areas. A Another advantage is the difference in the running circle that occurs when cornering between the two wheels of each axle, with the outer wheel on one bigger Diameter runs as the inner wheel. Due to this difference becomes the outer Wheel travel a greater distance than the inner wheel and with the same rotation the wheelset also approximates due to its ability to turn in the bogie frame can adjust radially in the arch.

Hierdurch wird das Befahren von Bögen vorteilhaft verbessert.As a result, the negotiation of arcs is advantageously improved.

Beim Fahren in Rillenschienengleis, das sich früher durch besonders eckiges und stoßendes Fahrverhalten auszeichnete, wird ein günstiger Lauf im Bogen und somit ein subjektiv besseres Fahrverhalten erreicht. Durch geringfügig früheren Beginn der Äusschwingzone und größerem Hohlkehlradius gegenüber dem DB Verschleißprofil wird die Laufkreisdifferenz beim Lauf in der Hohlkehle des Radsatzes um etwa 2 mm erhöht und damit die Bogenbefahrkeit und der Spurkranzverschleiß gerade bei engen Bögen verbessert.When driving in grooved rail track, which used to be special angular and bumpy driving behavior is characterized, a cheap run in a curve and thus a subjectively better driving behavior is achieved. By slightly earlier Beginning of the outer swing zone and larger fillet radius compared to the DB wear profile the running circle difference when running in the groove of the wheelset is about 2 mm increased and thus the bend-handling and the wheel flange wear, especially in tight spaces Arches improved.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausfahrungsbeispiels in Zeichnungen erläutert.Details of the invention are based on an exemplary embodiment explained in drawings.

Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das Rad eines Radsatzes geaaß der Erfindung auf Hochgleis, Fig. 2 den Radsatz nach Fig. 1 auf Rillenschienengleis.They show: FIG. 1 a section through the wheel of a wheel set of the invention on high track, Fig. 2 shows the wheelset according to Fig. 1 on grooved rail track.

Das Profil des in den Zeichnungen dargestellten erfindungsgemäßen Radsatzes besteht im wesentlichen aus der Radlauffläche 1, der Hohlkehle 3, dem Stirn-Kegelmantel 4, der Auflauffläche 5 und der Spurkranzrückenfläche 6. Von der Außenkante 2 des Radsatzes ausgehend wird die Radlauffläche zuerst durch einen kegelig ausgebildeten Bereich la, an den sich ein entweder ebenfalls kegelig jedoch mit flacherer Kegelneigung ausgebildeter kegeliger Bereich oder von der Radachse aus gesehen ein positiver Radius bis etwa in Höhe des Meßkreises 7 anschließt.The profile of the invention shown in the drawings The wheel set consists essentially of the wheel tread 1, the groove 3, the Front cone jacket 4, the ramp surface 5 and the flange back surface 6. From the Starting from the outer edge 2 of the wheel set, the wheel tread is first tapered by a trained area la, to which a either also conical but with flatter cone inclination formed conical area or from the wheel axis seen a positive radius up to about the level of the measuring circle 7 connects.

Etwa in Höhe des Meßkreises 7 wechselt der kegelige oder mit positivem Radius versehene Bereich ib über in einen mit negativem Radius versehenen Bereich ic, der entweder direkt bis zur Hohlkehle 3 verläuft oder über mindestens einen weiteren kleineren Radius bis zur Hohlkehle 3 führt. Die Hohlkehle 3 selbst ist mit größerem Radius ausgeführt als die Kopfrundung von Hoch- und Rillenschienen. An die Hohlkehle schließt der Stirn-Kegelmantel 4 an, dessen Flankenwinkel etwa dem Winkel der Spurkranzrückenfläche 6 entspricht. Stirn-Xegelmantel 4 und Spurkranzrückenfläche 6 schließen die ebenen Auflaufflächen 5 ein. Die Auflauffläche 5 ist zur Spurkranzrückenfläche 6 und zum Stirn-Kegelmantel 4 hin abgerundet. Zwischen Spurkranzrückenfläche 6 und Radrückenfläche 8 kann ein weiterer, nicht dargeste-llter negativer Radius angeordnet sein.At about the level of the measuring circle 7, the conical or positive changes Radius provided area ib over into an area provided with a negative radius ic, which runs either directly to the fillet 3 or over at least one further smaller radius leads to the fillet 3. The coving 3 self is designed with a larger radius than the rounded head of vertical and grooved rails. The front conical surface 4 adjoins the fillet, the flank angle of which is approximately corresponds to the angle of the flange back surface 6. Forehead Xegel jacket 4 and flange back surface 6 enclose the flat run-on surfaces 5. The ramp surface 5 is to the flange back surface 6 and rounded towards the front cone jacket 4. Between the flange back surface 6 and A further negative radius, not shown, can be arranged on the back surface 8 of the wheel be.

Claims

Patent claims) wheelset for the running gear of rail vehicles, especially for high-speed urban and suburban railways that run on elevated and grooved rail tracks run, with the drives consisting of primary and secondary spring-loaded drives set with sprung gears or running bogies, whose cradle is above a slewing ring is attached to the car body and the wheelsets can be turned are designed on the frame in monobloc or bandaged construction, characterized in that that the profile of the wheel of the wheelset from the outer edge of the wheel to near the measuring circle conical in a manner known per se, or initially conical and then with a positive one Radius is carried out that the profile is then on per se beyond the measuring circle also known way by initially by large, then by decreasing Radii formed curve is formed on the flange over the fillet and a steep plank angle of the front conical shell (4) in the also known per se flat run-up surface 5 of the flange runs out, the run-on surface (5) for Front conical surface (4) and to the wheel flange rear surface (6) also conical as known is executed.

2. Wheelset according to claim 1, characterized in that the fillet (3) a larger radius than the head rounding of Boch and grooved rail tracks having.