DE3332976C2 - - Google Patents
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- DE3332976C2 DE3332976C2 DE3332976A DE3332976A DE3332976C2 DE 3332976 C2 DE3332976 C2 DE 3332976C2 DE 3332976 A DE3332976 A DE 3332976A DE 3332976 A DE3332976 A DE 3332976A DE 3332976 C2 DE3332976 C2 DE 3332976C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
- B61F17/00—Lubrication specially adapted for axle-boxes of rail vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
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- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
- B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
- B61F5/305—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes incorporating rubber springs
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Primäraufhängung für
Eisenbahnwagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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 bekannten 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
Ergebnis stellt sich eine Verringerung des Verschleißes
am Spurkranz und somit eine Steigerung der Radlebensdauer
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 gattungsgemäße Primäraufhängung für einen begrenzten
Raum bei gleichzeitiger Möglichkeit zur Steuerung bzw. Einstellung
der Federwerte bzw. Federkennungen in Längsrichtung,
seitlicher Richtung und vertikal zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
Ein Paar
von elastomeren Elementen schließt dabei eine obere und
eine untere Hälfte ein, wobei die Hälfte 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 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
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
Primäraufhängung gezeigt.
Die Rad-Achs-Einheit hat ein Rad 10, das an einer Achse
12 befestigt ist. Um die Achse 12 herum ist ein Radlager
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 Fig. 2 bis 5 gezeigt. Die Aufhängung
20 hat ein oberes Halbelement 28 und ein unteres Halbelement
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 28
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 beschreibenden
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 46
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
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 Längs-
als 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 Fig. 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 Steifigkeit 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
Abschnitte 70 und 72 sowie die dem unteren Element
30 zugeordneten Abschnitt 74 und 76 tragen weiterhin
zur Weichheit der Feder bei. Das Material angrenzend an
diese ausgesparten Abschnitte sorgt für die Abstützung
wie auch das Material zwischen dem Paar von ausgesparten
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 Platten 32 bzw. 34 aus
Metall verbunden sind, so daß also das elastomere
Material dazwischen nicht lose angeordnet ist.
Claims (4)
1. Primäraufhängung für Eisenbahnwagen mit
Drehgestellen zur Abstützung des Wagenkörpers unter
einem Seitenrahmen, der eine Radachseneinheit
in einem Lager aufnimmt, wobei eine
Primäraufhängungsfeder zwischen dem Seitenrahmen
und der Radlagerung angeordnet ist, gekennzeichnet
durch
- a) ein Paar von elastomeren Bauteilen, welche ein oberes und ein unteres Halbelement (28 bzw. 30) bilden, die die Achse (12) des Rades (10) lagern,
- b) wobei das obere Element (28) einen relativ groß ausgeschnittenen Abschnitt (44) zu seiner Mitte hin direkt über der Achse (12) zur Erzielung weicher vertikaler und längsgerichteter Federwerte und eine Vielzahl von relativ schmal ausgesparten Abschnitten (46 und 48 bzw. 70 und 72) aufweist, die in Längsrichtung vor und hinter dem groß 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 groß ausgeschnittenen Bereich (78), der unter der Achse (12) angeordnet ist, und wenigstens einen relativ klein ausgesparten Abschnitt (74 bzw. 76) aufweist, der in Längsrichtung vor und hinter dem zweiten, relativ groß ausgeschnittenen Bereich (78) zu den Tangenten der Achse (12) hin angeordnet ist, und
- d) durch Flansche (64 und 66) zum Erzielen eines seitlichen Halts für das obere Element (28) bzw. das untere Element (30).
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das obere und das untere Halbelement
(28 und 30) fest haftend mit einer oberen bzw. einer unteren
Platte (32 bzw. 34) verbunden sind.
3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere und die untere
Platte (32 bzw. 34) vorstehende Ränder aufweist,
die ein Paar von
Klemmen (36 und 38) aufnehmen, um die obere und die untere
Platte (32 bzw. 34) aneinander festzulegen.
4. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der relativ groß ausgeschnittene
Abschnitt (44) des oberen Halbelements (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 Abschnitte
(70 bzw. 72) ausgebildet sind, wodurch sich eine größere
Durchbiegung zur Erzielung eines niedrigen Federwerts
innerhalb der Grenzen des elastomeren Materials in
den Elementen ergibt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BOMBARDIER CORP., BENSALEM, PA., US |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |