DE3048515C2

DE3048515C2 -

Info

Publication number: DE3048515C2
Application number: DE19803048515
Authority: DE
Inventors: Hans 8582 Felsberg-Rhuenda De Dieling
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1989-09-21
Also published as: DE3048515A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radsatzan lenkung für Schienenfahrzeuge, bei denen jedes Achslagerge häuse in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig Tragarme aufweist und sich zwischen diesen Tragarmen und dem Drehgestellrahmen bzw. dem Wagenkasten Federn der Primärfederung befinden.The invention relates to a wheelset steering for rail vehicles, where each axle bearing housing in the vehicle longitudinal direction has support arms on both sides and between these arms and the bogie frame springs of the primary suspension.

Bei der Bestimmung der vertikalen Steifigkeit der Primärfede rung eines Schienenfahrzeuges ist die Eigenbiegefrequenz in senkrechter Richtung des Wagenkastens zu beachten. So ist bei spielsweise bei einem Drehgestellfahrzeug die Steifigkeit so auszulegen, daß die Tauch- und Nickfrequenz des Drehgestell rahmens oberhalb oder unterhalb der Eigenbiegefrequenz des Wagenkastens liegen. Liegen die Tauch- und Nickfrequenzen des Drehgestellrahmens oberhalb der Eigendurchbiegefrequenz des Wagenkastens, so spricht man von einer harten, im umgekehrten Fall von einer weichen Primärfederung. Beide Federungsarten sind bekannt.When determining the vertical stiffness of the primary spring is the inherent bending frequency in the vertical direction of the car body. So is with for example, the rigidity of a bogie vehicle interpret that the diving and pitching frequency of the bogie frame above or below the bending frequency of the Car body lying. Are the diving and pitching frequencies of the bogie frame above the inherent deflection frequency of the car body, see above one speaks of a hard, in the reverse case of one soft primary suspension. Both types of suspension are known.

Bezeichnet man in der Horizontalebene die Fahrtrichtung als x-Richtung und die Richtung quer zur Fahrtrichtung als y-Rich tung, so gilt für die Anlenkung der Radsätze: es ist grund sätzlich vorteilhaft, in x-Richtung eine möglichst weiche An kopplung der Radsätze an den Drehgestellrahmen bzw. an den Wagenkasten vorzusehen. Bei einer x-weichen Anlenkung können sich die Radsätze in Kurven radial zum Gleisradius einstellen, wodurch die Kräfte zwischen Rad und Schiene reduziert werden und damit auch der Verschleiß stark gemindert wird. If the direction of travel in the horizontal plane is referred to as the x direction and the direction transverse to the direction of travel as the y direction, the following applies to the articulation of the wheel sets: it is fundamentally advantageous to couple the wheel sets as softly as possible in the x direction To provide bogie frame or to the car body. With an x- soft linkage, the wheel sets can adjust radially to the track radius in curves, which reduces the forces between the wheel and rail and thus also greatly reduces wear.

Andererseits ist es bekannt, daß es von verschiedenen Faktoren wie zum Beispiel Achslast, Radsatzmasse und Achsabstand, ins besondere jedoch von der x-Steifigkeit der Radsatzanlenkung abhängt, ab welcher Fahrgeschwindigkeit der Radsatzlauf des Fahrzeuges instabil wird. Ein instabiler Radsatzlauf muß aus Sicherheitsgründen vermieden werden.On the other hand, it is known that it depends on various factors such as, for example, axle load, wheel set mass and wheelbase, but in particular on the x stiffness of the wheel set linkage, from which driving speed the wheel set running of the vehicle becomes unstable. An unstable wheelset run must be avoided for safety reasons.

Es ist ferner aus Erfahrung bekannt, daß bei gleicher x-Elastizität ein Drehgestellfahrzeug mit niedriger Achslast und mit kleinem Achsabstand bei wesentlich niedrigerer Fahrge schwindigkeit bereits instabiler läuft als ein Fahrzeug mit großer Achslast und großem Achsabstand.It is also known from experience that with the same x -elasticity, a bogie vehicle with a low axle load and with a small wheelbase at a much lower driving speed is already more unstable than a vehicle with a large axle load and large wheelbase.

Vielfach werden nun für die genannten Fahrzeuge gleiche Fahrgeschwindigkeiten gefordert, die das schwerere Fahr zeug noch erreicht, ohne instabilen Radsatzlauf zu zeigen. Damit das leichtere Fahrzeug die gleiche Fahrgeschwindigkeit erreicht, ohne daß instabiler Radsatzlauf eintritt, muß bei dem leichteren Fahrzeug die x-Steifigkeit der Radsatzanlenkung auf Kosten der radialen Einstellung der Radsätze entsprechend erhöht werden, d. h. unter Inkaufnahme von größerem Verschleiß an Rad und Schiene.In many cases, the same driving speeds are now required for the vehicles mentioned, which the heavier vehicle still achieves without showing unstable wheelset running. In order for the lighter vehicle to reach the same driving speed without unstable wheel set running, the x stiffness of the wheel set linkage must be increased accordingly at the expense of the radial setting of the wheel sets, ie with greater wear and tear on the wheel and rail.

Es wäre unwirtschaftlich und deshalb für eine Bahnverwaltung nicht annehmbar, aus dieser Erkenntnis den Schluß zu ziehen, alle Fahrzeuge mit einer x-harten Radsatzanlenkung zu ver sehen, wobei für die Mehrzahl der Fahrzeuge, nämlich für alle Fahrzeuge, die meistens mit relativ niedrigen Fahrgeschwin digkeiten verkehren, der größere Rad- und Schienenverschleiß in Kauf genommen werden müßte. It would be uneconomical and therefore unacceptable for a railroad administration to draw the conclusion from this knowledge that all vehicles with an x -hard wheel set linkage should be seen, whereby for the majority of vehicles, namely for all vehicles, mostly with relatively low speeds traffic, the greater wheel and rail wear would have to be accepted.

Deshalb wäre es wünschenswert, eine Radsatzanlenkung vor zusehen, deren x-Elastizität in einem breiten Spektrum varia bel ausgeführt werden kann, wobei es besonders vorteilhaft wäre, wenn ohne Beeinflussung der vertikalen Primärfederung und ohne Eingriff in die Ausführung des Drehgestellrahmens bzw. des Wagenkastens und ohne Änderung der Achslagergehäuse jede gewünschte x-Steifigkeit der Radsatzanlenkung erreicht werden könnte.Therefore, it would be desirable to provide a wheelset linkage whose x -elasticity can be carried out variably in a wide range, it would be particularly advantageous if and without influencing the vertical primary suspension and without interfering with the design of the bogie frame or the body Modification of the axle bearing housing any desired x- stiffness of the wheelset linkage could be achieved.

Es ist aus der DE-OS 17 55 875 eine Radsatzanlenkung bekannt, bei der die Primärfederung vertikal hart ist, und die Forderung bezüglich der Variation der x-Steifigkeit bei gleichem Dreh gestellrahmen und gleichen Radsatzlagergehäusen erfüllt ist. Bei dieser bekannten Radsatzanlenkung ist aber die Forderung nicht erfüllt, daß die Änderung der x-Steifigkeit erzielbar ist, ohne gleichzeitig die vertikale Federung zu verändern.It is known from DE-OS 17 55 875 a wheelset linkage in which the primary suspension is vertically hard, and the requirement regarding the variation of the x- rigidity with the same rotating frame and the same wheelset bearing housings is met. In this known wheel set articulation, however, the requirement that the change in the x stiffness can be achieved without simultaneously changing the vertical suspension is not met.

Dieser bekannten Anlenkung haftet darüber hinaus der Nach teil an, daß schon bei der Herstellung aufwendige maschinelle Bearbeitungen an den Lagerstellen der Drehgestellrahmen bzw. des Wagenkastens erforderlich sind, und daß zum Ein- und Ausbau der Radsätze eine Vielzahl von Schrauben- und/oder Bolzenverbindungen montiert bzw. gelöst werden müssen.This known articulation is also liable to the after share in the fact that elaborate mechanical Machining at the bearing points of the bogie frame or of the car body are required, and that for the Removal of the wheel sets a variety of screws and / or Bolt connections must be installed or loosened.

Von den bekannten weichen Primärfederungen kommen dem Gegen stand des Patents diejenigen am nächsten, bei denen das Achslagergehäuse in Fahrtrichtung auf einer Seite einen Tragarm besitzt, der die Primärfeder trägt, während die andere Seite als Achslenker mit horizontaler Schwenkachse ausgebildet ist, der in der Hauptsache aus Verschleißgründen und zwecks Körperschallisolation in einer Gummibuchse an einem Zapfen des Drehgestellrahmens bzw. des Wagenkastens gelagert ist. Diese Gummibuchsen können in ihrer x-Steifigkeit, wenn keine wesentlichen Änderungen am Drehgestellrahmen vor genommen werden sollen, nur in begrenztem Umfang, zum Beispiel durch Änderung der Härte des Gummis, gegebenenfalls noch durch Ausnehmungen im Gummi variiert werden. Größere Änderungen der x-Steifigkeit erfordern eine konstruktive Anpassung der um gehenden Teile des Drehgestellrahmens bzw. des Wagenkastens.Of the known soft primary suspensions, the subject of the patent came closest to those in which the axle bearing housing has a support arm on one side in the direction of travel, which carries the primary spring, while the other side is designed as a control arm with a horizontal pivot axis, which mainly consists of Wear reasons and for the purpose of structure-borne noise insulation in a rubber bush on a pin of the bogie frame or the car body is stored. These rubber bushes can only be varied in their x- stiffness to a limited extent, for example by changing the hardness of the rubber, if necessary by recesses in the rubber, if no significant changes are to be made to the bogie frame. Larger changes in the x stiffness require a design adjustment of the surrounding parts of the bogie frame or the car body.

Die einander widersprechenden Forderungen sollen bei dem Drehgestell nach der Erfindung unter Beseitigung der oben genannten Herstellungs- und Montagenach teile erfüllt werden. Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen teil des Patentanspruches 1 genannten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprü chen zu entnehmen.The contradicting demands should be with the Bogie according to the invention eliminating the above mentioned manufacturing and assembly parts are met. To solve the task serve the in the license plate Part of claim 1 mentioned features. Advantageous further developments of the Subject of the invention are the dependent claims Chen to take.

Durch die Kombination einer in senkrechter Richtung weichen Feder mit einer auf ihre horizontalen Federeigenschaften, ausgelegten Feder, die in senkrechter Richtung hart sein kann, wird den folgenden Anforderungen genügt:By combining one in the vertical direction Spring with a on their horizontal spring properties, designed spring that will be hard in the vertical direction can meet the following requirements:

a) The wheelset linkage contains a spring element that the Bogie frame gives a dive and pitch frequency, which is lower than the vertical bending frequency of the Car body. This spring element can, as in the sub Claims 2 and 3 specified, a coil spring, a Elastomer spring or a gas spring.
b) The fact that the spring element mentioned under a) is opposite a spring element, the horizontal spring properties are changeable and the te with other Federelemen with other horizontal spring properties is interchangeable, extensive adaptability to the wheel set linkage is achieved. In particular, the Federele elements can be designed the same with regard to installation. The spring constants of these spring elements can be in the x direction in a range from 2000 N / mm to 100 000 N / mm.
c) The spring element according to b) can at the same time be given such spring properties in the y direction that the canting moments resulting on the axle bearing from the y forces acting there are eliminated or reduced to a size that does not damage the axle bearings. This results in the indicator according to subclaim 7.
d) Since the vertical suspension from the first, in the vertical The direction of the soft spring element is transferred to the Suspension properties of the other spring element in vertical to make no special requirements in the right direction.
e) The dismantling of the wheel sets is limited to that only a lift-off protection has to be released, but otherwise no screw and / or bolt connections are loosened have to.
f) For special cases, for example for vehicles with speeds above 250 km / h, in which a particularly rigid linkage of the wheel sets in the x direction is required, as stated in claim 8, without any further change being necessary, the axle bearing housing can be connected to the bogie frame or to the car body by a rigid, possibly length-adjustable link rod.

Die in senkrechter Richtung weiche Feder kann auch eine aus einer Gasfeder und einer elastischen Feder kombinierte Feder sein. The spring, which is soft in the vertical direction, can also be one a gas spring and an elastic spring combined spring be.

Bei der zweiten auf ihre horizontalen Federeigenschaften aus gelegten Feder, die in senkrechter Richtung hart sein kann, kann es sich um eine Feder handeln, wie sie als solche durch die DE-OS 17 55 875 bekannt ist. Die übereinanderliegenden nichtebenen Flächen können dabei die in den Patentansprüchen 4 bis 6 genannten Kennzeichen aufweisen.The second is based on their horizontal spring properties placed spring, which can be hard in the vertical direction, it can be a feather as it passes through as such DE-OS 17 55 875 is known. The one above the other non-planar surfaces can be those in the claims 4 to 6 mentioned characteristics.

Ausführungsbeispiele von Achsanlenkungen nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtEmbodiments of axle linkages according to the invention are shown in the drawing. It shows

Fig. 1 eine Ausführungsform der Primärfederung mit einer Schraubenfeder als weiche Feder, Fig. 1 shows an embodiment of the primary spring with a coil spring as a soft spring,

Fig. 2 eine Ausführungsform mit einer Kombination aus einer Gasfeder und einer Elastomerfeder als weiche Feder und Fig. 2 shows an embodiment with a combination of a gas spring and an elastomer spring as a soft spring and

Fig. 3 eine Ausführungsform ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, mit zusätzlichem Achslenker. Fig. 3 shows an embodiment similar to that shown in Fig. 1, with additional axle link.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besitzt das Achslagerge häuse 1 beidseitig zwei Tragarme 2 und 3, die in Fahrzeug längsrichtung liegen. Der Drehgestellrahmen 9 bzw. der Wagen kasten stützt sich auf dem Tragarm 2 über die Schraubenfeder 4 ab, auf dem Tragarm 3 über die Elastomerfeder 5. Diese Elasto merfeder 5 besteht, wie dargestellt, aus zwei Metallteilen 6 und 7, zwischen denen sich eine Elastomerschicht 8 befindet. Die Flächen 6 a, 6 b und 7 a, 7 b der Metallteile sind dachförmig geneigt und zwar so, daß ihre Schnittlinie die Federachse 23 schneidet und quer zur Fahrtrichtung liegt. Unter Federachse ist dabei stets die Linie zu verstehen, die mit der senkrech ten Achse des Zapfens 11, durch den die Feder mit dem Drehge stellrahmen bzw. dem Wagenkasten verbunden ist, zusammenfällt. In the embodiment of Fig. 1, the Achslagerge housing 1 has two support arms 2 and 3 on both sides, which are in the vehicle longitudinal direction. The bogie frame 9 or the carriage box is supported on the support arm 2 via the helical spring 4 , on the support arm 3 via the elastomer spring 5 . This elastomer merfeder 5 , as shown, consists of two metal parts 6 and 7 , between which there is an elastomer layer 8 . The surfaces 6 a , 6 b and 7 a , 7 b of the metal parts are inclined in a roof shape and in such a way that their cutting line intersects the spring axis 23 and lies transversely to the direction of travel. The spring axis is always to be understood as the line that coincides with the vertical axis of the pin 11 through which the spring is connected to the frame or to the body of the car body.

In diesem Fall ergibt sich eine in x-Richtung harte, in y-Richtung etwas weichere Federung. In senkrechter Richtung ist die Elastomerfeder 5 hart, dagegen läßt die Schrauben feder 4 in senkrechter Richtung größere Bewegungen zu, ergibt also eine insgesamt weichere Primärfederung, wobei beim Ein federn der Feder 4 das Achslagergehäuse 1 eine Schwenkbewe gung ausführt, bei der die Feder 5 als Gelenk wirkt. Die Gelenkachse liegt in y-Richtung und somit liegen die Elasto merschichten 8 parallel zur Gelenkachse und werden beim Ein federn der in senkrechter Richtung weichen Feder 4 nur wenig beansprucht. Die beiden Federn 4 und 5 sind durch die Zapfen 10 bzw. 11 in Aufnahmebohrungen im Drehgestellrahmen bzw. Wagenkasten geführt, so daß jede dieser Federn durch eine Feder mit anderen Federeigenschaften, aber gleichen Ein baumaßen, ersetzt werden kann. Einstellarbeiten sind also bei der Fertigung oder beim Austausch einer Feder nicht er forderlich, was fertigungstechnisch besonders vorteilhaft ist. Um Bautoleranzen in Querrichtung zwischen dem Radsatz und dem Achslagergehäuse auszugleichen, können die Zapfen, wie durch die DE-PS 21 58 357 bekannt, in Fahrzeuglängsrichtung gegen einander versetzt angeordnet sein. Zur Dämpfung von Schwin gungen kann ein Schwingungsdämpfer 12 vorgesehen sein.In this case, the suspension is hard in the x direction and somewhat softer in the y direction. In the vertical direction, the elastomer spring 5 is hard, on the other hand, the helical spring 4 allows greater movements in the vertical direction, thus resulting in an overall softer primary suspension, with a spring of the spring 4, the axle bearing housing 1 executing a pivoting movement, in which the spring 5 as Joint works. The hinge axis lies in the y direction and thus the elastomer layers 8 are parallel to the hinge axis and are only slightly stressed when the spring 4 is soft in the vertical direction. The two springs 4 and 5 are guided by the pins 10 and 11 in receiving bores in the bogie frame or car body, so that each of these springs can be replaced by a spring with different spring properties, but the same dimensions. Adjustment work is therefore not necessary when manufacturing or replacing a spring, which is particularly advantageous from a manufacturing point of view. In order to compensate for constructional tolerances in the transverse direction between the wheel set and the axle bearing housing, the pins, as known from DE-PS 21 58 357, can be arranged offset with respect to one another in the vehicle longitudinal direction. A vibration damper 12 can be provided to dampen vibrations.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen. Die in senk rechter Richtung weiche Feder 4 ist in diesem Fall eine Feder, die die Kombination einer elastischen und einer Gas feder ist, wobei die Druckräume der Gasfeder mit den Druck räumen der Sekundärfedern, die ebenfalls Gasfedern sind, in Verbindung stehen. In the embodiment according to FIG. 2, the same parts are provided with the same reference numbers as in FIG. 1. The soft in the vertical direction spring 4 is a spring in this case, which is the combination of an elastic and a gas spring, the pressure chambers of the gas spring with the pressure chambers of the secondary springs, which are also gas springs, in connection.

Diese kombinierte Feder besteht aus zwei einseitig offenen Zylindern 13 und 14, deren offene Seiten einander zugewandt sind. Die beiden Zylinder sind miteinander verbunden durch einen elastischen Ring 15, der gegebenenfalls durch einen Metallring 16 verstärkt und versteift sein kann. Der elasti sche Ring 15 wirkt dabei als elastische Feder. Der Innenraum 17 der Feder ist nach außen luftdicht abgeschlossen, so daß die ganze Feder gleichzeitig als Gasfeder wirkt. Die Druckluft wird der Gasfeder durch eine Leitung 18 zugeleitet, wobei gemäß der bereits erwähnten gleichzeitig eingereichten Patent anmeldung diese Leitung 18 mit den Druckräumen der sekundären Luftfedern verbunden sein kann.This combined spring consists of two cylinders 13 and 14 which are open on one side and whose open sides face one another. The two cylinders are connected to one another by an elastic ring 15 , which can optionally be reinforced and stiffened by a metal ring 16 . The elastic ring 15 acts as an elastic spring. The interior 17 of the spring is hermetically sealed to the outside, so that the entire spring acts simultaneously as a gas spring. The compressed air is fed to the gas spring through a line 18 , which line 18 can be connected to the pressure chambers of the secondary air springs according to the already mentioned patent application filed simultaneously.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht, wobei jedoch zusätzlich das Achslagergehäuse 1 mit dem Drehgestell rahmen 9 durch einen in Fahrzeuglängsrichtung liegenden Achs lenker 19 verbunden ist, der bei 20 gelenkig am Achslagerge häuse, bei 21 gelenkig am Drehgestellrahmen angeordnet ist. Zur Geräuschdämpfung können diese gelenkigen Verbindungen als Gummimetallverbindungen ausgeführt sein. Fig. 3 shows an embodiment which corresponds essentially to the embodiment shown in Fig. 1, but in addition, the axle bearing housing 1 with the bogie frame 9 is connected by a longitudinal axle 19 in the vehicle longitudinal direction, the housing at 20 articulated on the Achslagerge, at 21 is articulated on the bogie frame. To reduce noise, these articulated connections can be designed as rubber-metal connections.

Claims

1. wheelset linkage for rail vehicles, in which each axle bearing housing has support arms on both sides in the vehicle longitudinal direction, and are between these support arms and the bogie frame or the body springs of the primary suspension, characterized in that

a) a spring is a vertically soft spring (coil spring 4 );
b) the other spring is a spring designed on its horizontal spring properties (elastomer spring 5 ), the

consists of two superimposed non-planar surfaces (metal parts 6 and 7 ), between which there is a layer of elastomeric material (elastomer layer 8 ) and the extensions of the sections of the non-planar surfaces ( 6 a and 6 b or 7 a and 7 b) or the tangents to these sections intersect above or below the spring ( 5 ) designed for their horizontal properties at a point on the spring axis or a line that passes through the spring axis.

2. Wheel set linkage according to claim 1, characterized in that the suspension, which is soft in the vertical direction, is an elastomeric spring or a helical spring ( 4 ).

3. wheelset linkage according to claim 1, characterized in that in the vertical direction soft suspension a gas spring or a com combination of a gas spring and an elastomeric spring.

4. wheelset linkage according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the non-planar surfaces are metal parts 6 and roof-shaped inclined surfaces, the cutting line of which is transverse, longitudinal or at an angle to the direction of travel.

5. wheelset linkage according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the non-planar surfaces are cylindrical curved surfaces, the cylinder axis across, lengthways or at an angle to the direction of travel.

6. wheelset linkage according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the non-planar surfaces are the lateral surfaces of rotating bodies, their axes coincide with the spring axis.

7. wheelset linkage according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two springs ( 4 and 5 ) have the same or approximately the same transverse elasticity.

8. wheelset linkage according to one of claims 1 to 7, characterized in that the axle bearing housing ( 1 ) with the bogie frame or with the car body ( 9 ) is additionally connected by an axle control arm ( 19 ) lying in the vehicle longitudinal direction.