DE2611551A1

DE2611551A1 - Aufhaengungen fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2611551A1
Application number: DE19762611551
Authority: DE
Inventors: Frederick William Sinclair
Original assignee: Gloucester Railway Carriage and Wagon Co Ltd
Current assignee: Gloucester Railway Carriage and Wagon Co Ltd
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-03-18
Publication date: 1977-01-20
Also published as: ES445615A1; FR2317145B3; FR2317145A1; GB1506190A

Description

Kerne 1, 8000 München 40,

Freillgrathstraße 19 _η,_. .__ _{Q H R}__hr Bsenacher Straße 17

Postfach 1140 l/ipi.-ing. Π. Π. OCIIII Pat.-Anw. Betzier

Pat-Anw. Htmnann-Trontapofil DlDl.-PhVS. EdUSFCl ΒβΙΖίβΓ Fernsprecher: 36 3011

Fernsprecher: S1013 t* ■ J ■ 36 3012

⁵¹⁰¹⁴ DIpl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ^³⁰¹³

Telegrammanschrift: Telegrammanschrift:

Bahrpatente Herne PAT E N TA N WA LT E Babetzpat München

Telex 08229853 Telex 5215360

-| Bankkonten:

"? G 1 1 R R 1 Bayerische Vereinsbank München 952

L. W I I yj si I Dresdner Bank AG Herne 7-520

Postscheckkonto Dortmund 558 68-467

Ref.: MO 5509 Sj/St In der Antwort bitte angeben

Zuschrift bitte nach:

München

Gloucester Railway Carriage & Wagon Company Limited Bristol Road
Gloucester, England

Aufhängungen für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf Schienenfahrzeuge und insbesondere auf Aufhängungen für Schienenfahrzeuge.

Eines der Probleme, das in Verbindung mit schnell fahrenden Eisenbahn-Güterwaggons auftritt, liegt im hohen Verschleiß und der Abnutzung der Räder. Durchfährt ein Schienenfahrzeug einen Teil einer gekrümmten Strecke, so erhält man optimale Fahreigenschaften und minimalen Verschleiß, wenn die Rädersätze sich so einstellen, daß jede Achse sich radial zur Kurve erstreckt. In der Praxis haben jedoch die Achsen die Neigung, eine andere als die radiale Stellung einzunehmen, so daß die Radflansche einerseits deswegen und andererseits wegen der sinusförmigen, schlenkernden Bewegung ("sinusoiding") einem beträchtlichen Verschleiß unterworfen sein können, was dazu führt, daß die Flansche in ihrem Profil wiederhergestellt werden müssen, um den Sicherheitsanforderungen zu genügen.

- 2 609833/0269

-z-

Entsprechende Vorschläge wurden bereits unterbreitet, bei denen elastische Elemente verwendet werden, die zwischen den Achsen und den angeschlossenen Lagern arbeiten, wobei die elastischen Elemente zur Vorspannung der Achsen in Stellungen dienen, in denen deren Enden einerseits mittig in den Lageröffnungen sitzen, die Enden der Achsen aber dennoch in der Lage sind, sich unabhängig voneinander in Längsrichtung des Fahrzeugs >zu bewegen. Die auf die Achse wirkende Rückstellkraft ist direkt proportional zur Verschiebung der Achse, so daß eine "sinusförmige Bewegung"zwar gedämpft^ aber nicht verhindert wird und damit bei hohen Geschwindigkeiten immer noch ein unerwünschtes Maß an Verschleiß auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Aufhängung bzw. Lagerung für Schienenfahrzeuge anzugeben, die verbesserte Fahreigenschaften ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen, bei dem jeder Satz von Rädern und Achsen mittels Führungsteilen an den Enden der Achsen beweglich gegenüber den Aufhängungsbzw. Lagerelementen angeordnet ist, wobei jedes Führungsteil schwenkbar um ein Paar von getrennten Achsen gegenüber dem angeschlossenen Aufhängungs- oder Lagerelement angeordnet ist, von denen die eine vor der Achse des Rad- und Achsensatzes und die andere hinter der Achse des Rad- und Achsensatzes angeordnet ist.

Das dazugehörige Aufhängungselement kann dabei als Lager in Form eines Gußteiles ausgebildet sein, während zwei Drehbolzen am Führungsteil zur Übertragung des Fahrzeuggewichtes vom Lagergußteil auf die Achse dienen. Die beiden Drehbolzen sitzen

- 3 -609883/0269

vorzugsweise in Aussparungen in einem horizontalen Teil des Lagergußteiles, wobei die eine Aussparung vor der Achse der Radachse und die andere Aussparung in einem entsprechenden Abstand hinter der Achse der Radachse angeordnet ist.

Ein Paar von elastischen Elementen kann zwischen dem Führungsteil und dem Lagergußteil arbeiten, wobei diese elastischen Elemente vor und hinter den Drehbolzen angeordnet sind und eine elastische Steuerung der Längsbewegung der Achse gewährleisten. Durch geeignete Auswahl der Eigenschaften des für die elastischen Elemente verwendeten Materials, wie z.B. Gummi od. dgl., lassen sich die Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften der Aufhängung in entsprechender Weise anpassen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Regelung der Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften der Aufhängung ohne Verwendung von elastischen Elementen erreicht. In diesem Falle werden am Führungsteil mit dem Lagergehäuse in Eingriff stehende profilierte Nockenflächen· vorgesehen, wobei der Rollkontakt zwischen derartigen Nockenflächen und dem Lagergehäuse infolge der Längsbewegung der Achse einen zusätzlichen Widerstand gegenüber der Bewegung der Achse in Längsrichtung des Fahrzeugs erzeugt.

Die mit einer derartigen Anordnung erhaltenen Vorspannungseigenschaften lassen sich zusätzlich durch die Anordnung von vorgespannten Stahl- oder Gummifedern erhöhen, die direkt zwischen der Achsenanordnung und dem Hauptaufhängungselement arbeiten.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

- 4 609883/0289

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Eigenschaften einer bekannten Schienenfahrzeugaufhängung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichbaren Eigenschaften;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise von zwei Anordnungen aus elastischen Elementen, die zwischen einem Achsenführungsteil und einem Lagergehäuse arbeiten;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform mit einem Achsenführungsteil und einer Lageranordnung, bei der keine elastischen Elemente verwendet sind; und in

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der zwischen der Achse und dem Lager wirkenden Kräfte.

In Fig. 1 sind die Fahreigenschaften einer bekannten Schienenoder Eisenbahnfahrzeug-Aufhängung mit elastischen Elementen, z.B. Gummipolstemoder Federn wiedergegeben, die zwischen der Achse und dem angeschlossenen Lager arbeiten, wobei die elastischen Elemente an beiden Enden der Achse angeordnet sind und zur Vorspannung der Achse in einer Stellung dienen, in der diese zentral in den Lageröffnungen sitzt. Jedes Ende der Achse kann sich dabei in Abhängigkeit von den zwischen der Achse und dem Lager wirkenden Kräften frei in Längsrichtung des Fahrzeugs bewegen, wobei die Rückstellkraft direkt proportional zur Verschiebung der Achse ist.

- 5 609883/0289

Im Gegensatz dazu kann die zwischen der Achse und dem Lager einer Aufhängung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkende Rückstellkraft völlig unabhängig von der Achsverschiebung sein, wie es mit der stark ausgezeichneten Linie in Fig. 2 angedeutet ist. Die Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften der Aufhängung lassen sich aber in gewünschter Weise mit den Grenzbedingungen modifizieren, die in Fig. 2 mit strichliert und punktiert, gezeichneten Linien angegeben sind; die punktierten Linien geben die Ergebnisse an, die ohne elastische Elemente erzielt wurden, während die strichliert gezeichneten Linien die Ergebnisse wiedergeben, die bei Verwendung extrem harten Gummis erreicht werden.

Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Anordnung sind ein Teil eines Gußteilgehäuses 10, eine Achse 11, ein Führungsteil 12 und zwei Alternativstellungen von elastischen Elementen 13 wiedergegeben, die zwischen dem Führungsteil 12 und dem aus einem Gußteil bestehenden Lager 10 arbeiten. Jedes elastische Element 13 weist ein Gummipolster auf, das an einem Paar von beispielsweise aus Stahl bestehenden Platten befestigt und zwischen diesen angeordnet ist. Das Führungsteil 12 weist die Form eines Blockes mit einer gekrümmten unteren Fläche auf, die so ausgebildet ist, daß das Führungsteil 12 einen eng anliegenden Gleitsitz auf der Achse 11 einnimmt. Zwei Drehbolzen 14 sind an der oberen Fläche des Blockes angeordnet, wobei jeder Drehbolzen 14 mit einem als Aussparung ausgebildeten Sitz im mittleren verstärkten Teil 15 eines horizontalen Teiles des Lagers 10 in Eingriff steht.

Bei der auf der linken Seite der Fig. 3 erkennbaren Anordnung arbeitet das elastische Element 13 zwischen einer senkrechten Fläche 16 des Führungsteiles 12 und einer senkrechten Fläche

- 6 609883/0269

261Ί 551

des Lagers 10, während bei der auf der rechten Seite der Fig. 3 erkennbaren Anordnung das elastische Element 13 zwischen der oberen Fläche 18 des Führungsteiles 12 und der unteren Fläche 19 des horizontalen Teiles des Lagers 10 arbeitet. Selbstverständlich ist davon auszugehen, daß eine Aufhängung zwei zwischen dem Führungsteil und dem Lager angeordnete elastische Elemente aufweist, die entweder beide horizontal, wie auf der linken Seite der Fig. 3 angegeben, oder beide vertikal, wie auf der rechten Seite der Fig. 3 angegeben, arbeiten.

Fig. 5 zeigt, welche Kräfte zwischen der Achse und dem Lager auftreten, und man kann daraus die jeweiligen Bedingungen bestimmen, wann das Führungsteil mit einer Drehbewegung gegenüber dem Lager um eine der Achsen der Drehbolzen 14 beginnt.

P ist die theoretisch auf die Achse 11 ausgeübte Vorspannung zur Verhinderung einer Längsbewegung der Achse, Y ist der halbe Abstand zwischen den Achsen der beiden Drehbolzen 14,

Z ist der Abstand vom Zentrum der Achse 11 zum Mittelpunkt der die Achsen der beiden Drehbolzen 13 verbindenden Linie und
¥ ist das auf die Drehbolzen wirkende Gewicht.

Aus der Fig. 5 läßt sich entnehmen, daß PxZ = Y χ ¥ gilt, d.h. die Kraft, die in Längsrichtung auf die Achse 11 ausgeübt werden muß, damit diese sich gegenüber dem Lager 10 zu bewegen beginnt, hat den Wert ¥ χ Y/Z. Weiterhin läßt sich der Fig. 5 entnehmen, daß das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Achse 11 gegenüber dem Lager 10 und der Rückstellkraft, die über das Führungsteil 12 zwischen der

- 7 609883/0269

Achse 11 und dem Lager 10 wirkt, von den Eigenschaften der elastischen Elemente 13 abhängen wird.

Aufgrund der Vorspannung wird erreicht, daß sich die Achse 11 gegenüber dem Lager 10 solange nicht bewegt, bis die zwischen diesen beiden wirkende Kraft den Wert ¥ χ Υ/Ζ überschreitet. Die Vorspannung hängt somit vom Verhältnis zwischen den Strecken Y und Z ab, so daß sich auf diese Weise ein beträchtlicher Bereich an Vorspannung erzielen läßt.

Das Ausmaß der Bewegung des Führungsteiles 12 wird normalerweise durch Abstützung des Führungsteiles 12 auf einem Teil des Lagers 10 bestimmt sein, obwohl selbstverständlich getrennte Anschläge vorgesehen sein können.

Bei der in Fig. 4 wiedergegebenen Anordnung ist eine Aufhängung mit einem aiis einem Gußteil bestehenden Lager 20, einer Achse

21 und einem Führungsteil 22 erkennbar, wobei das Führungsteil

22 wiederum eine gekrümmte untere Fläche aufweist und seine obere Fläche mit zwei symmetrisch angeordneten, nach oben vorstehenden Drehbolzen 23 versehen ist, die in Sitze bildenden Aussparungen in der unteren Fläche eines horizontalen Teils 24 des Lagers 20 sitzen. Die obere Fläche des Führungsteiles 22 ist so ausgebildet, daß sie ein Paar von im Abstand angeordneten Nockenprofilen aufweist, die mit dem horizontalen Teil 24 in Eingriff bringbar sind.

Im Betrieb der Aufhängung sitzen die Drehbolzen 23 solange in den Aussparungen, bis eine in Längsrichtung wirkende Kraft auf die Achse wirkt, die den Wert W χ Υ/Ζ überschreitet. Dann setzt eine Schwenkbewegung des Führungsteiles 22 gegenüber dem Lager 20 ein, wobei diese Schwenkbewegung anfänglich um die Achse von einem der Drehbolzen 23 erfolgen wird. Aufgrund des

- 8 609883/0269

Eingriffs zwischen dem jeweiligen Nockenprofil 25 und dem horizontalen Teil 24 wird sich jedoch die Achse verschieben, um die die Relativbewegung erfolgt, und das Verhältnis zwischen der AchsverSchiebung und der zur Verschiebung erforderlichen Kraft wird von der Ausbildung der Nockenprofile 25 abhängen.

Zusätzlich zur Anordnung für die in Längsrichtung verlaufende Bewegung der Achse gegenüber dem Lager ist vorzugsweise eine unabhängige Anordnung für die vertikale Bewegung der Achse gegenüber den seitlichen Rahmenteilen des Fahrzeugs vorgesehen, die beispielsweise wendeiförmige Aufhängungsfedern .aufweisen kann, die zwischen dem Lager und den jeweiligen seitlichen Rahmenteilen zusammen mit geeigneten Dämpfungseinrichtungen arbeiten.

Patentansprüche: - 9 -

609883/0269

Claims

261Ί

- 9 Patentansprüche

1/ Schienenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Rad- und Achsensatz gegenüber der Aufhängung des Fahrzeugs mittels Führungsteilen an den Enden der Achsen bewegbar angeordnet ist, daß jedes Führungsteil gegenüber der angeschlossenen Aufhängung um ein Paar von getrennten Achsen schwenkbar angeordnet ist, von denen eine vor der Achse des Rad- und Achsensatzes und die andere hinter der Achse des Rad- und Achsensatzes angeordnet ist.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Aufhängung als Lager ausgebildet ist.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Führungsteil zur Übertragung des Fahrzeuggewichtes vom Lager auf die Achse zwei Drehbolzen aufweist.
4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar von elastischen Elementen zwischen jedem Führungsteil und dem angeschlossenen Lager angeordnet sind, wobei die elastischen Elemente vor und hinter den Drehbolzen sitzen und eine elastische Steuerung für die Längsbewegung der Achse ausüben.
5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Elemente zwischen den Seitenflächen der Führungsteile und den senkrechten Flächen der Lager sitzen.

609883/0269

- ίο -
6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Elemente zwischen der oberen Fläche der Führungsteile und den horizontalen Flächen der Lager sitzen.
7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Führungsteil profilierte fTockenflächen aufweist, die mit dem anschliessenden Lager in Eingriff stehen.

609883/0269

L e e r s e i t e