DE3146444A1 - Lagerung des radsatzes an eisenbahnfahrzeugen in einem drehgestellrahmen - Google Patents
Lagerung des radsatzes an eisenbahnfahrzeugen in einem drehgestellrahmenInfo
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Description
3H6444
Lagerung des Radsatzes an Eisenbahnfahrzeugen in einem Drehgestellrahmen
Die Erfindung betrifft die Lagerung des Radsatzes von Eisenbahnfahrzeugen
in.einem Drehgestellrahmen, wobei der Radsatz über die Achslagergehäuse der Achslager oder über Achslagergehäuse
und Adapter ohne Zwischenschaltung von Federelementen direkt in den Seitenwangen des Drehgestells gelagert ist, die Abfederung
des Wagenkastens über eine Wiege des Drehgestells erfolgt und die Seitenwangen durch eine schubsteife Verbindung miteinander
verbunden sind.
Drehgestelle, deren Radsätze' ohne Zwischenschaltung von Federelementen
direkt in den Seitenwangen des Drehgestellrahmens gelagert sind, finden seit Jahren insbesondere im Bereich der
Eisenbahngüterwagen Verwendung. Die Abfederung des Wagenkastens
gegenüber dem Drehgestell erfolgt dabei üblicherweise mittels einer im Drehgestell federnd gelagerten Wiege« Die auf diesem
System basierenden Drehgestell-Konstruktionen zeichnen durch besondere Einfachheit aus» Die bekannteste Variante der genannten
Drehgestelle ist das sogenannte Diamond-Drehgestell, dessen
Rahmensystem aus zwei Seitenwangen und einem diese verbindenden Wiegenträger besteht» Die Nachteile des Diamond-Drehgestells
liegen darin, daß durch die lose Führung zwischen Wiege und Seitenwangen die Rechteckgeotaetrie in den Radführungspunkten nicht
gegeben ist und im Gleisbogen ober beim Sinuslauf antiradiale Achseinstellungen zum Gleis eintreten können.
M 3H6U4
-z-
Mit den durch die Forderungen nach höherer Wirtschaftlichkeit
zunehmenden Fahrgeschwindigkeiten erhöhen sich bei diesen Drehgestellsystemen
unproportional die Unterhaltungskosten, da der Rad- und Spurkranzverschleiß durch die genannten Nachteile sehr
hoch ist. Eine gewisse Verbesserung der Laufeigenschaften bei
einem Drehgestell der eingangs genannten Art wurde dadurch erzielt, daß unterhalb des Wiegenträgers eine schubsteife Verbindung zwischen den beiden Seitenwangen angeordnet wurde. Hierdurch
erhielt man eine Verbesserung der Laufeigenschaften und
Verschleißreduzierung der Radsätze. Es wurden jedoch bei weitem
nicht die bezüglich der Wirtschaftlichkeit erwartete Kostensenkung und die dem Stand der Technik angepaßte Verbesserung der
Laufgute erreicht. Diese geforderten Kriterien lassen sich nur
dann erreichen, wenn eine radiale Achseinstellung im Gleisbogen gegeben ist. Diese radiale Achseinstellung muß mit entsprechend
optimierten Rückstellkräften ausgerüstet sein, die den Radführungskräften
aus Achslast und Geschwindigkeit angepaßt sind. Aus j dem Verhältnis der Rückstellkräfte zu den Radführungskräften ist
abzuleiten,, daß die radiale Achseinstellung lastabhängig sein
muß.
Bei Drehgestellen mit Achsabfederung wird dieses in der Regel
durch Schaken mit Federbolzen und Schakensteinen erreicht, die mit optimierter Pendellänge ausgelegt sein können. Bei Untersuchungen
zu diesem Thema wurde bereits frühzeitig (siehe . ; "Einfluß der Gelenkkonstruktion einer Wiege auf die effektive
Pendellänge", Glasers Annalen 93 von 1969, Nr. 10) festgestellt, daß der durch die unterschiedlichen Radien des Schakenbolzens
und der entsprechenden Bohrung in dem Schakenstein bewirkte Abrollvorgang
zwischen deren Stützflächen von großer Bedeutung für die den Radsatz führende Rückstellkomponente ist. Übertragen
auf ein achsfederloses Drehgestell sind diese Erkenntnisse auch bereits angewendet worden (DT-OS 2 805 407)· Bei dieser vorbekannten
Konstruktion wurden die unterschiedlichen Radien der
oben genannten Erkenntnisse auf den Außendurchmesser des Achs-
3U6U4
lagergehäuses "bzw. auf ein im Rahmen des Drehgestells fest angeordnetes
Gegenstück übertragen, wobei wiederum der Radius des Achslagergehäuses auf seiner Außenseite kleiner ist als der des
entsprechenden, auf dem Achslagergehäuse abwälzbar lagernden Gegenstücks des Fahrzeugrahmens» Bei diesem bekannten System
wird zwar eine gewisse Radialeinstellung der Achsen im Gleisbogen mit entsprechenden Rückstellkräften erreicht, es wird jedoch
systembedingt die Verwindung des Drehgestells bei unebenem Gleis unberücksichtigt gelassen. Ein weiterer Nachteil dieser vorbekannten
Ausführung besteht darin, daß der Herstellungsaufxvand
der benötigten Bauteile relativ hoch ist und somit einer wirtschaftlichen Fertigung entgegen steht«,
Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand nun darin, bei einem Drehgestell der eingangs genannten Art die Achsführung so zu gestalten,
daß eine optimale Radialeinstellung der Radsätze im Gleisbogen, auch bei unebenem Gleis, ermöglicht ist, daß die bei
Kurvenfahrt entstehende Rückstellkomponente der Radsätze eine lastabhängige Größe aufweist und daß die benötigten Bauteile
wirtschaftlich herstellbar und im Wartungsdienst leicht austauschbar
sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf
der Oberseite des Achslagergehäuses oder des Adapters des Achslagergehäuses eine auf ihre Oberseite mit einer zum Radsatz rotationsparallel
gekrümmt verlaufenden Stützfläche versehene Stützplatte fest angeordnet ist, daß an der Seitenwange des Drehgestellrahmens
über der Stützplatte eine auf ihrer Unterseite eine ebene oder um eine zur Längsrichtung des Drehgestells parallel
verlaufende Achse nach unten gekrümmt verlaufende Stützfläche aufweisender Stützschuh fest angeordnet ist und daß zwischen
Stützplatte und Stützschuh ein mit Seitenführungen versehenes Rollpendel gelagert ist, dessen mit den Stützflächen
der Stützplatte und des Stützschuhs korrespondierende Auflage-
fläche rotationsparallel zu diesen Stützflächen gekrümmt sind.
Durch die Erfindung wird eine Achsführung erreicht, die einer Achsführung mittels Pendelschaken entspricht. Durch optimale Auslegung
der Radien der Stütz- und Auflageflächen kann die Funktion von Schaken sowohl für die Längs- als auch für die Querpendelung
der Achseinstellung nachvollzogen werden; Bei richtiger Wahl der geometrischen Größen der Radien erhalt man am Achslager
eine Rückstellkraft, die der Radsatzlast, sowie der Längsverschiebung
des Lagers proportional ist. Bei der Auslegung der geometrischen Größen kann darauf geachtet werden, daß eine ausreichend
große Rückstellkraft vorhanden ist, daß jedoch die Rückstellkraft nie" so groß wird, daß der Radsatz zum Längsgleiten
gezwungen wird.
Erfindungsgemäß weist die Stützfläche der Stützplatte einen kleineren
Radius als die korrespondierende Auflagefläche des Rollpendels
und die Stützfläche des Stützschuh einen größeren Radius als die korrespondierende Auflagefläche des Rollpendels auf. Gemäß
der Erfindung ist die Stützfläche der Stützplatte durch etwa vertikale, ebene Anschlagflächen in Längsrichtung begrenzt und die
mit der Stützfläche der Stützplatte korrespondierende Auflagefläche des Rollpendels mit zwei sich vor die Anschlagflächen der .
Stützplatte legenden Seitenführungen versehen. Durch diese Anschiagflachen"wird
das Rollpendel bzw. das Achslagergehäuse gegen Verschieben in Längsrichtung gesichert. Auf der Oberseite
weist das Rollpendel an seinen Querenden jeweils einen nach oben ragenden Anschlagnocken auf, der an jeder auf der einander zugekehrten
Seite vertikal und eben ausgeführt ist und die die etwa vertikal ausgeführten Querenden des Stützschuhs mit Spiel umgreifen.
Diese Anschlagnocken sichern das Rollpendel gegenüber dem Drehgestellrahmen gegen Querverschieben.
Erfindungsgemäß ist weiter die Stützfläche des Stützschuhs an
ihren Längsenden durch nach unten ragende Bunde begrenzt, wobei
das Rollpendel an seinen Längsenden durch vertikale Anlageflächen begrenzt ist, die von innen an den Bunden des Stützschuhs mit
Spiel anliegen. Bunde und Anlageflächen sichern des Rollpendel gegenüber dem Drehgestellrahmen gegen Längsverschieben.
Das Achslagergehäuse des Achslagers ist über den Adapter mit Längsspiel in Achshalterführungen der Seitenwangen des Drehgestells
gelagert, wobei der Adapter sich nach unten keilförmig verjüngend ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird ein zivängungsfreies
Pendeln der Achsen in Längsrichtung mit flächiger Anlage in den extremen Pendelstellungen erreicht.
Der Adapter ist an seinen Querenden mit nach oben ragenden Anschlägen
versehen, die das Rollpendel an dessen Querenden umgreifen. Hierdurch wird eine Sicherung gegen Querverschieben zwischen
Radsatz und Rollpendel erreicht.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Teilausschnitt der Seitenansicht eines Drehgestells mit der Lagerung gemäß der Erfindung, z. T. im
Schnitt,
Fig= 2 einen Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1, z. T. in
Ansicht,
Fig. 3 das Rollpendel der Lagerung nach Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 4 die Stützplatte der Lagerung nach Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung.
Der in der Zeichnung nicht näher dargestellte und für die Erfindung
nicht wesentliche Drehgestellrahmen besteht hauptsächlich aus den beiden Seitenwangen 1, einer diese verbindenden und über
b 3U64U
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Federelemente in den Seitenwangen vertikal "beweglich gelagerten
Wiege und einem unterhalb der Wiege angeordneten, die "beiden Seitenwangen
1 schubsteif aber drehelastisch verbindenden Querverband. In Achsausschnitten 2 der Seitenwangen 1·sind über Achslagergehäuse
4 der Achslager 3 die Radsätze gelagert. Jedes Achslagergehäuse 4 trägt auf seiner Oberseite fest einen Adapter 4a,
der auf seinen Längsseiten mit nach unten konisch verjüngenden Anlageflächen 5 versehen ist. Diese Anlageflächen 5 lagern mit
Spiel zwischen vertikalen Achshalterführungen 6 der Achsausschnitte
2. Der Adapter 4a umfaßt mit Seitenführungen 4b die Achshalterführungen 6 und sichert so das Achslagergehäuse 4 gegen
Verschieben in Achsrichtung. Auf seiner Oberseite ist jeder Adapter 4a flächig ausgebildet und trägt fest über stufenförmige
Ansätze 9 gegen Längsverschiebung gesichert eine Stützplatte 10. Die Stützplatte 10 weist auf ihrer Oberseite einen in Achsrichtung
verlaufenden Wulst 11 auf, dessen Längsseiten als vertikale oder sich konisch nach oben verjüngende Anschlagflächen 12 ausgebildet
sind. Auf seiner Oberseite ist der Wulst 11 mit einer rotationsparallel zum Radsatz gekrümmt verlaufenden Stützfläche
13 versehen. Auf der Stützfläche 13 des Wulstes 11 der Stützplatte
10 lagert eine mit Seitenführungen 14 mit Spiel die Anschlagflächen
12 des Wulstes 11 umgreifendes Rollpendel 15 mit einer
zum Radsatz rotationsparallel gekrümmt verlaufenden Auflageflä-•ehe
16, deren Radius größer ist als der der Stützfläche 13 der Stützplatte 10. Auf seiner Oberseite ist das Rollpendel um eine
zur Längsrichtung des Drehgestells parallel verlaufenden Achse nach unten gekrümmt verlaufender Auflagefläche 17 versehen. Die
Längsseiten des Rollpendels 15 sind als vertikale nach oben ragende
Anlageflächen 18 ausgebildet. An beiden Querenden weist das Rollpendel 15 nach oben ragende, innen vertikal und eben
ausgebildete Anschlagnocken 19 auf. Auf der Auflagefläche 17 des Rollpendels 15 lagert die Seitenwange 1 des Drehgestellrahmens
über eine rotationsparallel gekrümmt zu der Auflagefläche 17 des Rollpendels 15 verlaufende und mit größerem Radius als die Auflagefläche
17 des Rollpendels 15 versehene oder eben ausgebildete Stützfläche 20 eines Stützschuhs 21. Der Stützschuh 21 ist an
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seinen Längsenden mit innen vertikal verlaufenden Bunden 22 ausgerüstet,
gegen die die Anlageflächen 18 des Rollpendels 15, dieses gegen Längsverschiebung sichernd, anliegen. An den Querenden
wird der Stützschuh 21 von den Anschlagnocken 19 des Rollpendels 15 mit Spiel umfaßt. In Querrichtung wird das Rollpendel
15 durch an dem Adapter 5 angeordnete Anschläge' 23 gegen Verschieben
gesichert.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerung wälzt sich das Achslagergehäuse
4- mit dem Adapter 5 und der Stützplatte 10 gegenüber dem
Rollpendel 15 bei Kurvenfahrt des Drehgestells in Längsrichtung und gemeinsam mit dem Roilpendel 15 gegenüber dem Stützschuh 21
bei Gleisunebenheiten in Querrichtung durch die unterschiedlichen Radien der Stütz- und Auflageflächen 13 und 16 bzw. 17 und
20 mit dem gleichen Effekt wie bei einer Achsführung mittels Pendelschaken ab. Durch optimierte Auslegung der entsprechenden
Radien kann die Funktion von Schaken für die Achseinstellung nachvollzogen werden. Bei richtiger Wahl der geometrischen Größen
erhält man am Achslager eine Rückstellkraft, die der Radsatzlast, sowie der LängsverSchiebung des Lagers proportional ist.
Bei der Auslegung der geometrischen Größen kann darauf geachtet werden, daß einmal eine ausreichend große Rückstellkraft vorhanden
ist, daß zum anderen aber die Rückstellkraft nie so groß wird, daß der Radsatz zum Längsgleiten gezwungen werden könnte.
Durch die Wahl der geometrischen Größen der Rollradien können die Parameter der Spurweite, der maximalen Geschwindigkeit, der
Gleisbogenhäufigkeit und der kleinsten ansteuerbaren Gleisbögen berücksichtigt werden.
Claims (1)
- 3H6U4PatentansprücheLagerung des Radsatzes von Eisenbahnfahrzeugen in einem Drehgestellrahmen, wobei der Radsatz über Achslagergehäuse der Achslager oder über Achslagergehäuse und Adapter ohne Zwischenschaltung von Federelementen direkt in den Seitenwangen des Drehgestells gelagert ist, die Abfederung des Wagenkastens über eine Wiege des Drehgestells erfolgt und die Seitenwangen durch eine schubsteife Verbindung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Achslagergehäuses (4) oder des Adapters (5) des Achslagergehäuses (4-) eine auf ihrer Oberseite mit einer zum Radsatz rotationsparallel gekrümmt verlaufenden Stützfläche (13) versehene Stützplatte (10) fest·angeordnet ist, daß an der Seitenwange (1) des Drehgestellrahmens über der Stützplatte (10) eine auf ihrer Unterseite eine ebene oder um eine zur Längsrichtung des Drehgestells parallel verlaufende Achse nach unten gekrümmt verlaufende Stützfläche (20) aufweisender Stützschuh (21) fest angeordnet ist und daß zwischen Stützplatte (10) und Stützschuh (21) ein mit Seitenführungen (Anlageflächen 18 und Anschlagnocken 19) ausgestattetes Rollpendel (15) gelagert ist, dessen mit den Stützflächen (1$ bzw» 20) der Stützplatte (10) und des Stützschuhs (21) korrespondierende Auflageflächen (16 und 17) rotationsparallel zu diesen Stützflächen (13 bzw. 20) gekrümmt sind«2o Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (13) der Stützplatte (10) einen kleineren Radius als die korrespondierende Auflagefläche (16) des Rollpendels (15) und die Stützfläche (20) des Stützschuhs (21) einen größeren Radius als die korrespondierende Auflagefläche'(17) des Rollpendels (15) aufweist=3U64U3- Lagerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (13) cLer Stützplatte (10) durch etwa vertikale, ebene Anschlagflächen (12) in Längsrichtung begrenzt ist und daß die mit der Stützfläche (13) der Stützplatte (10) korrespondierende Auflagefläche (16) des Rollpendels (15) zwei sich vor die Anschlagflächen (12) der Stützplatte (10) legenden Seitenführungen (14) versehen ist.4. Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß das Rollpendel (15) auf seiner Oberseite an seinen Querenden jeweils einen nach oben ragenden Anschlagnocken (19) aufweist, deren jeder auf der einander zugekehrten Seite vertikal und eben ausgeführt ist und die die etwa vertikal ausgeführ ten Querenden des Stützschuhs (21) mit Spiel umgreifen.5- Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (20) des Stützschuhs (21) an ihren Längsenden durch nach unten ragende Bunde (22) begrenzt ist und daß das Rollpendel (15) an seinen Längsenden durch vertikale Anschlagflächen (18) begrenzt ist, die von innen an den Bunden (2?) des Stützschuhs (21) mit Spiel anliegen.6. Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 5i dadurch gekennzeich-. net, daß das Achslagergehäuse (4) des Achslagers (3) über den Adapter (6) mit Längsspiel in Achshalterführungen (8) der Seitenwangen (1) des Drehgestells gelagert ist, wobei der Adapter . (5) sich nach unten keilförmig verjüngend ausgebildet ist.7- Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (5) an seinen Querenden mit nach oben ragenden Anschlägen (23) versehen ist, die das Rollpendel (15) an dessen Querenden umgreifen.
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