DE3332976A1

DE3332976A1 - Primaeraufhaengung fue einen eisenbahnwagen

Info

Publication number: DE3332976A1
Application number: DE19833332976
Authority: DE
Inventors: jun. Walter Stephen 19006 Huntington Valley Pa. Eggert
Original assignee: Budd Co 48084 Troy Mich; Budd Co
Current assignee: Bombardier Corp
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1984-03-29
Also published as: ZA836579B; CA1222415A; JPH0156942B2; KR840006161A; JPS5977144A; ES283055U; BE897805A; FR2533521B1; US4487133A; FR2533521A1; BR8305073A; AU1849983A; DE3332976C2; PT77343B; PT77343A; AU556016B2; ES283055Y

Description

- 4 Primäraufhängung für einen Eisenbahnwagen

Die Erfindung betrifft eine Primäraufhängung für einen Eisenbahnwagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Es sind bereits Eisenbahnwagen bekannt, deren primäres Aufhängungssystem Kautschuk oder ein anderes elastomeres Material in Form von sogenannten Stoßringen aufweist, die um die Lagerungsanordnungen zwischen den
Lageranordnungen und den Seitenrahmen des Drehgestells eingepaßt sind. Die Kautschukringe sind zwischen den
Lagern und den Seitenrahmen zusammengedrückt und festgeklemmt. Aufgrund dieser Anordnung ergeben sich sehr hohe Steifigkeiten in Vertikal- und Längsrichtung, nämlich in der Größenordnung von etwa 2000 kg/mm.

Eine relativ hohe vertikale Steifigkeit in den primären Aufhängungssystemen führt zu einer sehr kleinen

Dämpfung der Radbeschleunigungen für den Drehgestellrahmen. Die relativ hohe Steifigkeit in Längsrichtung führt zu einer Konstanthaltung der Achspositionen oder Radbasen innerhalb des Drehgestellrahmens.

Versuche haben gezeigt, daß eine Verringerung der

vertikalen Steifigkeit in den primären Aufhängungssystemen die Beschleunigungen reduziert, die von den Rädern auf den Drehgestellrahmen übertragen werden. Dies führt
zu einer Steigerung der Lebensdauer des am Drehgestell angebrachten Zubehörs.

Versuche haben weiterhin gezeigt, daß eine Reduzierung der Steifigkeit in Längsrichtung im primären Aufhängungssystem es für die Achsen des Drehgestells ermöglicht,
eine stärkere Radialposition bezüglich der Schienen beim Durchlaufen von Kurven einzunehmen. Dies verringert den Angriffswinkel der Radflansche bezüglich der Schienen, wodurch die seitlichen Radkräfte verringert werden. Als

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Ergebnis stellt sich eine Verringerung des Verschleißes an Rad und Flanschen und somit eine Steigerung der Lebensdauer ein.

Bei diesem bekannten primären Aufhängungssystem sind die Kautschukringe zwischen Radlagerungsanordnungen und dem Seitenrahmen eines Eisenbahndrehgestells angeordnet. Die Kautschukringe haben ausgesparte Abschnitte oder öffnungen, die haftend mit inneren oder äußeren geteilten Metallringen verbunden sind. Die Öffnungen in den Ringen haben relativ niedrige Federwerte für das Aufhängungssystem.

Obwohl dieses bekannte Aufhängungssystem zufriedenstellend arbeitet, sind in manchen Fällen noch weichere Federungen bzw. Federkennlinien in Vertikal- und Längsrichtung erwünscht, wobei eine relativ hohe seitliche Federung bzw. ein relativ hoher seitlicher Federwert beibehalten wird. Bei der beschriebenen primären Aufhängung sowie bei anderen derartigen Systemen befinden sich die die Federn bildenden elastomeren Materialien direkt über der Achse und tragen das Gewicht des Wagenkörpers. Demzufolge wird das Material stark innerhalb einer relativ kleinen Entfernung zusammengedrückt, wodurch der Betrag der vertikalen und längsgerichteten Federwerte bzw. Federungen begrenzt ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine weiche Primäraufhängung in einem begrenzten Raum bei gleichzeitiger Steuerung bzw. Einstellung der Federwerte bzw. Federkennungen in Längsrichtung, seitlicher Richtung und vertikal zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elastomere primäre Aufhängungsfeder gelöst, die zwischen jedem Radlager und dem Seitonrahmen eines Drehgestells angeordnet ist, welches einen Eisenbahnwagenkörper trägt. Ein Paar

von elastomeren Elementen schließt dabei eine obere und eine untere Hälfte ein, wobei die Hälften einen Ring
bilden, der um jede der Radlagerungen herum klemmend
gehalten ist. Das obere Element hat einen relativ großen ausgeschnittenen Abschnitt zu seiner Mitte hin direkt
über der Radlagerung, wodurch weiche vertikale und
längsgerichtete Federwerte erhalten werden. In Längsrichtung zur Vorderseite und Hinterseite des großen ausgeschnittenen Abschnitts der oberen Elemente hin ist eine

Vielzahl von relativ schmalen ausgesparten Abschnitten
zu den Tangenten der Radlager hin angeordnet. Das
untere Element weist ebenfalls einen relativ großen ausgeschnittenen Abschnitt aus, der unter der Lagerung
angeordnet ist. Dabei ist wenigstens ein relativ kleiner ausgesparter Abschnitt in Längsrichtung zur Vorderseite und Hinterseite des relativ großen ausgeschnittenen Abschnitts zu den Tangenten der Radlager hin angeordnet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Seitenansicht einen Teil eines Drehgestells mit einer primären Aufhängung,

Fig. 2 isometrisch auseinandergezogen die primäre Aufhängung ,

Fig. 3 den Schnitt 3-3 von Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt 4-4 von Fig. 3 und

Fig. 5 den Schnitt 5—5 von Fig. 3.

In einem herkömmlichen Drehgestell sind vier gleiche
Rad-Achs-Anordnungen mit vier primären Aufhängungen und
Radlagerungen vorhanden, zur Vereinfachung ist in Fig. 1 nur eine einzige Rad-Achs-Anordnung mit Lagerung und

O O O /LO

Primäraufhängung gezeigt.

Die Rad-Achs-Einheit hat ein Rad 10, das an einer Achse 12 befestigt ist. Um die Achse 12 herum ist eine Radlagerungsanordnung 14 vorgesehen. Die Rad-Achs-Einheit mit dem Rad 10 und der Achse 12 ist an einem Seitenrahmen 16 festgelegt. Zwei solche Seitenrahmen, die durch eine Wiege verbunden sind, bilden häufig ein herkömmliches Drehgestell, an dem eine Vielzahl weiterer nicht gezeigter Teile angebracht ist , um die weitere Ausrüstung zu halten, wie Bremseinheiten 18 und dergleichen. Zwischen der Lagerungsanordnung 14 und dem Seitenrahmen 16 ist eine primäre Aufhängung 20 angeordnet.

Die Rad-Achs-Anordnung mit dem Rad 10 und der Achse 12 wird an dem Seitenrahmen 16 mit Hilfe einer Klemme 22 gehalten, die um einen Zapfen 24 verschwenkbar ist. Die Klemme 22 wird nach Aufnahme der Rad-Achs-Anordnung mit der Primäraufhängung 20 in eine Arretierposition gebracht und am Rahmen 16 mit Hilfe einer Arretiereinrichtung 26 festgelegt.und in dieser Stellung gehalten, die aus einem herkömmlichen Kopfbolzen, einer Beilagscheibe und einer Arretiermutter bestehen kann.

Die in Fig. 1 gezeigte primäre Aufhängung 20 ist im einzelnen in den Figuren 2 bis 5 gezeigt. Die Aufhängung 20 hat ein oberes Halbelement 28 und ein unteres HaIbelement 30, die um das Lager 14 einen Ring bilden. Die Elemente 28 und 30 sind elastomere Elemente, deren Innenflächen haftend mit inneren Halbrahmen oder Platten 32 bzw. 34 aus Metall verbunden sind, von denen jede vorstehende Ränder hat, die sich davon ausgehend nach außen erstrecken, über den vorstehenden Rändern der inneren Platten 32 und 34 sind ein Paar von Klemmen 36 und 38 befestigt, die die haftend damit verbundenen Elemente und 30 aneinander halten, wodurch vor dem Befestigen am Seitenrahmen der Ring gebildet wird.

Das obere elastomere Element 28 und das untere elastomere Element 30 sind mit ihren Außenflächen haftend mit äußeren Rahmen oder Platten 40 bzw. 42 verbunden. In den äußeren Platten 40 und 42 können manchmal offene Bereiche vorgesehen werden, die sich mit noch zu be-, schreibenden offenen Bereichen in den elastomeren Elementen 28 und 30 decken.

Bei der primären Aufhängung ist das tragende Hauptmaterial in den beiden elastomeren Halbelementen 28 und 30 von ihren Längsmitten weg zu den Tangenten an die Radlager 14 und die Achse 12 hin positioniert. Das obere Element 28 ist schwieriger auszulegen als das untere Element 30, da es die Last der Wagenkörpers direkt abstützt.

Das obere elastomere Halbelement 28 hat einen zentral angeordneten, relativ großen ausgeschnittenen Abschnitt 44. Von diesem Abschnitt 44 weg sind nach vorne ein Paar von relativ schmalen ausgesparten Abschnitten und nach hinten ein Paar von relativ schmalen ausgesparten Abschnitten 48 angeordnet. Der Abschnitt 44 ist zentral über der Mittelachse der Lagerung und der Achse angeordnet. Die Abschnitte 46 und 48 sind in Längsrichtung vor und hinter dem Lager 14 und der Achse 12 zu den Tangenten hin vorgesehen.

Im Hinblick auf die auf das obere elastomere Element 28 aufgebrachten vertikalen Kräfte befindet sich sehr wenig Stützmaterial im Abschnitt 44 in seiner Mitte. Deshalb ergibt sich ein sehr geringer vertikaler Widerstand, was eine sehr weiche Federung bzw. einen sehr weichen Federwert ergibt.

Das meiste tragende Material im Element 28 befindet sich im Tangentialbereich von Lager und Achse. Diese Materialabschnitte unterliegen während vertikaler Durchbiegungen

ψ -t * * β <

der Kompression. Die Richtung der vertikalen Durchbiegung ist in Fig. 5 durch die Doppelpfeile 50 und 52 veranschaulicht.

Der Doppelpfeil 52 ist etwa zweimal so lang wie der Doppelpfeil 50. Der Doppelpfeil 52 befindet sich in dem Bereich des Stützmaterials des elastomeren Elements 28, während der Doppelpfeil 50 sich in dem ausgeschnittenen Bereich oder in dem leeren Abschnitt 44 befindet. Diese Anordnung ermöglicht es, daß man nahezu die doppelte Durchbiegung bzw. Auslenkung des elastomeren Materials für den gleichen Verformungsbetrag erhält. Dies ergibt wiederum eine sehr weiche primäre Aufhängung.

Die Vielzahl von relativ schmalen ausgesparten Abschnitten 46 und 48 ermöglicht die Steuerung der Kompressionsrate.

Die Kompressionsrate ist insgesamt eine Funktion der Auswölbungsbereichshemmung. Wenn ein einziger Block aus elastomerem Material verwendet würde, würde die Kompression auf beiden Seiten des Blocks ein Auswölben verursachen. Bei einer Anzahl kleinerer Blöcke würde jedoch jeder kleinere Block sich einzeln ausbauchen. Dabei ergibt sich, wie dies auch erfindungsgemäß der Fall ist, eine viel weichere Federung bzw. Federkennung.

Je enger die ausgesparten Abschnitte 46 und 48 zu den Tangenten von Lager und Achse hin angeordnet sind, desto weicher wird die Primäraufhängung. Abhängig davon, wieviel Materialabstützung über die Klemmen 36 und 38 vorgesehen ist, könnte ein näheres Heranbewegen an die vordere und hintere Tangente von Lager und Achse gegebenenfalls das elastomere Material unter Scherung setzen und extrem weich machen. Dies wird jedoch dadurch vermieden, daß die Weichheit sowohl in Längsais auch in Vertikalrichtung vorgesehen wird.

Das Element 28 wirkt auf einer Kompressionsachse sowie auf einer Scherachse. Die Scherachse, d.h. die Längsrichtung, wird durch die offenen Abschnitte 44, 46 und 48 sehr weich. Deshalb ergeben sich ein sehr weicher Federwert in Längsrichtung und ein mäßig weicher Federwert in Vertikalrichtung. Wie erwähnt, führt die weiche Längsfederung zu einer bestimmten Selbststeuerung, die den Verschleiß an Rad und Flansch verringert. Die weiche vertikale Federung reduziert den Stoß der Räder auf den Schienen, wodurch die Lebensdauer der Räder verbessert wird.

Wie in den Figuren 3 und 5 gezeigt ist, ist der ausgeschnittene Abschnitt 44 des Elements 28 in einer Winkelachse ausgerichtet, die in etwa wie die Oberseite eines "v" geformt ist. Das elastomere Material auf jeder Seite des offenen Bereichs wirkt auf Scherung, wenn es komprimiert wird. Dies trägt weiter zur Weichheit der vertikalen Federung bzw. der vertikalen Federkonstante bei.

Das untere Element 30 ist für vertikale Abwärtsbewegungen ebenfalls weich ausgeführt. Die Belastung an diesem Element kommt mehr von der Achse 12 als von der Last des Wagenkörpers. Es muß jedoch genügend elastomeres Material im unteren Element 30 vorhanden sein, um eine gute seitliche Steifigkeit aufzuweisen, was noch erläutert wird. Die Steif igkeit in Längsrichtung des unteren Elements 30 ist so ausgelegt, daß sie in etwa der des oberen Elements 28 entspricht. Das untere Element 30 hat einen ausgesparten Bereich 78, um die vertikale Beschränkung auf ein Minimum zu reduzieren.

Die vor und hinter dem Abschnitt 44 befindlichen ausgesparten Bereiche 70 und 72 sowie die dem unteren Element 30 zugeordneten Abschnitte 74 und 76 tragen weiterhin zur Weicheit der Feder bei. Das Material angrenzend an diese ausgesparten Abschnitte sorgt für die Abstützung wie auch das Material zwischen dem Paar von ausgesparten

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Abschnitten 46 und 48. Obwohl weiche bzw. niedrige Federkonstanten in Vertikal- und Längsrichtung erwünscht sind, ist es von Bedeutung, in seitlicher Richtung eine relativ steife Feder zu haben, also eine Feder, die eine hohe seitliche Federkonstante hat. Fig. 3 zeigt, wie diese seitliche Beschränkung erreicht wird.

Von dem oberen Hauptelement 28 erstrecken sich Flansche 54 und 56. Vom unteren Element 30 erstrecken sich Flansche 58 und 60 -. Die Flansche 54 und 56 bilden Verengungen zwischen den Enden eines sich nach unten erstreckenden Abschnitts 62 des Seitenrahmens 16 und von sich nach oben erstreckenden Flanschen 64 und 66 des Radlagers 14. In gleicher Weise sind die Flansche 58 und 60 von den Flanschen 64 und 66 des Lagers und den seitlichen Enden eines unteren Abschnitts 68 des Seitenrahmens 16 eingeengt bzw. eingespannt. Wie erwähnt wird eine weitere Regulierung dadurch erreicht, daß die Elemente 28 und 30 haftend an den Halbringen 32 bzw. 34 aus Metall verbunden sind, so daß also das elastomere Material dazwischen nicht lose angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ergibt sich so eine primäre Aufhängung mit einer in Längsrichtung, vertikal und seitlich eingestellten bzw. gesteuerten Federkonstante, was auf einem relativ begrenzten Raum erreicht wird.

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Claims

v. F α Ν Ε R EBBtNGHAUS FINCK

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O₁ D-8OOO MÜNCHEN 95

THE BUDD COMPANY DEAC-31320.2

13. September 1983

Primäraufhängung für einen Eisenbahnwagen

Patentan Sprüche

Primäraufhängung für einen Eisenbahnwagen mit einem Drehgestell für die Abstützung des Wagenkörpers unter einem Seitenrahmen für die Aufnahme einer Radachseneinheit für den Lauf in einer Lagerung und mit einer Primäraufhängungsfeder, die zwischen dem Seitenrahmen und der Radlagerung angeordnet ist, gekennzeichnet durch

a) ein Paar von elastomeren Bauteilen, welch?, ein oberes und ein unteres Halbelement (28, 30) bilden, die um die Achse (12) des Rades (10) und der Achseinheiten angeordnet sind,

b) wobei das obere Element (28) einen relativ großen ausgeschnittenen Abschnitt (44) zu seiner Mitte hin direkt über der Achse (12) zur Erzielung weicher vertikaler und langsgerichteter Federwerte für den Wagenkörper und eine Vielzahl von relativ schmalen ausgesparten Abschnitten (46, 48; 70, 72) aufweist, die in Längsrichtung vor und hinter dem großen ausgeschnittenen Abschnitt (44) zu den Tangenten der Achse (12) hin zur Bildung der Abstützung für den Wagenkörper angeordnet sind,

c) wobei das untere Element (30) einen zweiten relativ großen ausge ;chnittenen Abschnitt (78), der unter

der Achse (12) angeordnet ist, und wenigstens einen relativ kleinen ausgesparten Abschnitt (74, 76) aufweist, der in Längsrichtung vor und hinter dem zweiten, relativ großen ausgeschnittenen Abschnitt (78) zu den Tangenten der Achse (12) hin angeordnet ist, und

d) durch Einrichtungen (64, 66) zur Erzielung hoher seitlicher Halterungen für das obere Element (28) und das untere Element (30).
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Halbelement (28, 30) haftend mit einem oberen bzw. unteren Plattenteil (32, 34) verbunden sind.
3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Plattenteil (32, 34) vorstehende Ränder aufweisen, die sich davon ausgehend erstrecken und ein Paar von Klammern (36, 38) aufnehmen, um das obere und untere Plattenelement (32, 34) aneinander festzulegen.
4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (14) ein Paar von sich nach außen erstreckenden Flanschen (64, 66) aufweist und daß das obere Element (28) ein Paar von sich nach oben erstreckenden Flanschen (54, 56), die zwischen den Flanschen (64, 66) der Lagerung (14) angeordnet sind, und einen oberen Abschnitt (62) des Seitenrahmens (16) aufweist, wodurch eine seitliche Halterung des oberen Elements (28) gebildet wird.
5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Element (30) ein Paar von sich nach unten erstreckenden Flanschen (58, 60) aufweist, die zwischen den Flanschen (64, 66) der Lagerung (14) am unteren Abschnitt (68) des Seiten-

rahmens (16) angeordnet sind, um eine seitliche Halterung des unteren Elements (30) zu bilden, ohne die vertikalen und längsgerichteten Federwerte des Paares von elastomeren Elementen (28, 30) zu beeinträchtigen.
6. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ große ausgeschnittene . Abschnitt (44) des oberen Elements (28) ein Paar von winkelförmig ausgebildeten elastomeren Materialabschnitten aufweist, die seitlich im oberen Element (28) angeordnet sind und sich in gegenüberliegende Richtungen nach außen erstrecken, und daß auf beiden Seiten der elastomeren Abschnitte offene Bereiche (70, 72) ausgebildet sind, wodurch sich eine größere Durchbiegung zur Erzielung eines niedrigen Federwerts innerhalb der Grenzen des elastomeren Materials in den Elementen ergibt.