DE3822670A1 - SINGLE WHEEL ARRANGEMENT FOR RAILWAY VEHICLES - Google Patents

SINGLE WHEEL ARRANGEMENT FOR RAILWAY VEHICLES

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Abstract

Independent wheel arrangement for railway vehicles, in which the wheel can be swivelled about an axis extending essentially perpendicularly to the wheel rotational axis and to the vehicle longitudinal axis next to the wheel at a distance from the wheel contact point on the rail. There is a brake provided for the wheel, the brake element carrier of which brake are connected to the vehicle frame and is mounted eccentrically with respect to the wheel rotational axis at a distance from said connecting point on the axle leg of the wheel, so that on braking a corresponding countertorque about the wheel swivel axis acts on the wheel in addition to the torque acting from the rail, which countertorque compensates the aforesaid torque. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelradanordnung für Eisenbahnfahr­ zeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a single wheel arrangement for railway driving witness the genus specified in the preamble of claim 1.

Eine solche Einzelradanordnung für Eisenbahnfahrzeuge ist bekannt (DE-PS 31 11 087). Dabei ist der Bremselementträger der Bremse beispielsweise über einen am Fahrzeugrahmen drehbar gelagerten Schwenkhebel und einen Bowdenzug mit einem Winkelhebel des Achsschenkels des Rades verbunden. Am zweiarmigen Schwenkhebel greift einerseits der Bremselementträger und andererseits der Bowdenzug an. Dessen anderes Ende ist am freien Ende des senkrecht zur Radschwenkachse verlaufenden Winkelhebels des Achsschen­ kels gelenkig befestigt, auf dem das Rad drehbar gelagert ist und der sei­ nerseits am Fahrzeugrahmen um die auf der der mittleren Fahrzeuglängs­ achse abgewandten Seite neben dem Rad verlaufende Radschwenkachse drehbar gelagert ist. Das beim Bremsen auf den Bremselementträger ein­ wirkende Reaktionsmoment bzw. die entsprechende Reaktionskraft wird über den Schwenkhebel und den Bowdenzug auf den Winkelhebel des Achs­ schenkels übertragen, um das Rad mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, welches dem beim Bremsen auf das Rad von der Schiene her einwirkenden Drehmoment um die Radschwenkachse entgegengerichtet ist und es kompen­ siert, so daß es das Rad nicht aus der jeweiligen Sollstellung herausdreht.Such a single wheel arrangement for railway vehicles is known (DE-PS 31 11 087). The brake element carrier of the brake is, for example via a pivoted lever on the vehicle frame and a Bowden cable connected to an angle lever of the steering knuckle of the wheel. The brake element carrier grips the two-arm swivel lever and on the other hand the Bowden cable. Its other end is at the free end the angle lever of the axle shaft running perpendicular to the wheel swivel axis kels articulated on which the wheel is rotatably mounted and which is on the other side of the vehicle frame around that of the middle of the vehicle side facing away from the axis next to the wheel running pivot axis is rotatably mounted. This when braking on the brake element carrier acting reaction moment or the corresponding reaction force via the swivel lever and the Bowden cable to the angle lever of the axle transmitted leg to apply torque to the wheel, which acts on the wheel when braking from the rail Torque is counter to the wheel pivot axis and it compensate Siert, so that it does not turn the wheel out of the respective target position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einzelradanordnung für Eisen­ bahnfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei welcher die Verbindung des Bremselementträgers der Bremse mit dem Achsschenkel des Rades und dem Fahrzeugrahmen insbesondere im Hinblick auf einfachen und kompakten Aufbau, stets zuverlässige Funk­ tionsweise und leichte Anpaßbarkeit an die verschiedensten Ausgestaltungen der Einzelradanordnung noch weiter verbessert ist. The invention has for its object a single wheel arrangement for iron Railway vehicles of the type specified in the preamble of claim 1 to create, in which the connection of the brake element carrier of the brake with the steering knuckle of the wheel and the vehicle frame in particular with regard to simple and compact construction, always reliable radio manner and easy adaptability to a wide variety of configurations the single wheel arrangement is further improved.  

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungs­ gemäßen Einzelradanordnung für Eisenbahnfahrzeuge sind in den restlichen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved in the characterizing part of patent claim 1 specified features solved. Advantageous embodiments of the Invention appropriate single wheel arrangement for railway vehicles are in the rest Claims specified.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einzelradan­ ordnung für Eisenbahnfahrzeuge anhand von Zeichnungen beispielsweise be­ schrieben. Darin zeigt schematischBelow is an embodiment of the single wheel according to the invention order for railway vehicles based on drawings, for example wrote. It shows schematically

Fig. 1 den senkrechten Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2; . Figure 1 is a vertical longitudinal section along the line II in Figure 2; Fig.

Fig. 2 die Draufsicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1; und Figure 2 is a plan view in the direction of arrow II in Fig. 1. and

Fig. 3 die Seitenansicht in Richtung des Pfeils III in Fig. 1. Fig. 3 a side view towards the arrow III in FIG. 1.

Das auf einer Schiene 1 laufende Rad 2 eines Eisenbahnfahrzeugs ist um eine Achse A drehbar und um eine Achse B schwenkbar. Die Radschenk­ achse B verläuft im wesentlichen senkrecht zur Raddrehachse A und zu der nicht dargestellten, sich in Fig. 1 und 2 links vom Rad 2 erstreckenden mittleren Fahrzeuglängsachse, und zwar rechts neben dem Rad 2 im Ab­ stand x vom Aufstandpunkt RS des Rades 2 auf der Schiene 1. Für das Rad 2 ist eine Bremse 3 vorgesehen.The wheel 2 of a railway vehicle running on a rail 1 is rotatable about an axis A and pivotable about an axis B. The Radschenk axis B is substantially perpendicular to the wheel axis of rotation A and to the not shown, in Fig. 1 and 2 to the left of the wheel 2 extending central vehicle longitudinal axis, to the right of the wheel 2 in the stand x from the contact point RS of the wheel 2 the rail 1 . A brake 3 is provided for the wheel 2 .

Das Rad 2 ist auf einem zur Raddrehachse A konzentrischen Achsschenkel 4 drehbar gelagert, von welchem ein zur Radschwenkachse B konzentrischer Zapfen 5 absteht, der seinerseits am Fahrzeugrahmen 6 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende ist der Achsschenkel 4 ebenfalls mit einem Zapfen 7 versehen, welcher sich parallel zum Achsschenkel 4 auf der der Schiene 1 abgewandten Seite desselben erstreckt und von einem am Achsschenkel 4 befestigten Arm 8 absteht.The wheel 2 is rotatably mounted on a steering knuckle 4 which is concentric with the wheel axis of rotation A and from which a pin 5 which is concentric with the wheel pivot axis B and which in turn is rotatably supported on the vehicle frame 6 . At the other end, the steering knuckle 4 is also provided with a pin 7 which extends parallel to the steering knuckle 4 on the side thereof remote from the rail 1 and projects from an arm 8 fastened to the steering knuckle 4 .

Die Bremse 3 ist als Scheibenbremse ausgebildet und besteht aus einer Brems­ scheibe 9 am Rad 2, mit derselben zusammenwirkenden Bremselementen 10 und einem die Bremsscheibe 9 übergreifenden Bremselementträger 11, in welchem die Bremselemente 10 verschiebbar sind, um mit Bremsbelägen an der Bremsscheibe 9 im Bereich von deren Umfang zur Anlage zu kommen. Der Bremselementträger 11 ist im Bereich der Bremselemente 10 auf dem exzentrischen Zapfen 7 des Achsschenkels 4 um eine mit der Zapfenlängs­ achse zusammenfallende Achse C drehbar gelagert und zwischen dem Achs­ schenkel 4 und der Schiene 1 mittels einer Stange 12 an den Fahrzeugrahmen 6 angelenkt, welche im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse verläuft und am freien Ende 13 eine Armes 14 des Bremselementträgers 11 angreift, der vom exzentrischen Zapfen 7 des Achsschenkels 4 weg auf den Radauf­ standpunkt RS zu gerichtet ist.The brake 3 is designed as a disc brake and consists of a brake disc 9 on the wheel 2 , with the same interacting brake elements 10 and a brake element carrier 11 overlapping the brake disc 9 , in which the brake elements 10 are displaceable in order to have brake pads on the brake disc 9 in the range from the scope of which comes to the plant. The brake element carrier 11 is rotatably mounted in the area of the brake elements 10 on the eccentric pin 7 of the steering knuckle 4 about an axis C coinciding with the longitudinal axis of the pin and between the steering knuckle 4 and the rail 1 by means of a rod 12 on the vehicle frame 6 , which is articulated in the runs essentially parallel to the vehicle longitudinal axis and at the free end 13 an arm 14 of the brake element carrier 11 engages, which is directed away from the eccentric pin 7 of the steering knuckle 4 towards the wheel base position RS .

Wenn bei einer Kurvenfahrt des Eisenbahnfahrzeugs das Rad 2 aus der dar­ gestellten Normalstellung in Richtung des Pfeils B 1 oder des Pfeils B 2 in Fig. 2 um die Radschwenkachse B schwenkt, dann dreht sich der Bremsele­ mentträger 11 aus der dargestellten Normalstellung in Richtung des Pfeils C 1 bzw. des Pfeils C 2 in Fig. 3 um seine Drehachse C.If when turning the railway vehicle, the wheel 2 pivots from the normal position shown in the direction of arrow B 1 or arrow B 2 in Fig. 2 about the wheel pivot axis B , then the Bremsele ment carrier 11 rotates from the normal position shown in the direction of the arrow C 1 or arrow C 2 in Fig. 3 about its axis of rotation C.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wirkt bei Betätigung der Bremse 3 am Rad­ aufstandpunkt RS eine entgegengesetzt zur Fahrtrichtung F des Eisenbahn­ fahrzeugs gerichtete Kraft K von der Schiene 1 her auf das Rad 2 ein, welche ein Drehmoment M 1 = K · x um die Radschwenkachse B bewirkt. Dieses Drehmoment M 1 hat jedoch deswegen kein Verschwenken des Rades 2 um die Radschwenkachse B zur Folge, weil es durch ein entsprechendes Gegendrehmoment M 2 um die Radschwenkachse B kompensiert wird, welches ebenfalls auf das Rad 2 einwirkt.As illustrated in FIG. 2, when the brake 3 is actuated at the wheel contact point RS, a force K directed counter to the direction of travel F of the rail vehicle acts on the wheel 2 from the rail 1 , which has a torque M 1 = K · x around the Wheel pivot axis B causes. However, this torque M 1 does not result in the wheel 2 being pivoted about the wheel pivot axis B because it is compensated for by a corresponding counter-torque M 2 about the wheel pivot axis B , which likewise acts on the wheel 2 .

Gemäß Fig. 3 resultiert das Gegendrehmoment M 2 aus der auf den Brems­ elementträger 11 beim Bremsen einwirkenden Reaktionskraft R 1, welche den Bremselementträger 11 um seine Drehachse C auf dem exzentrischen Zapfen 7 des Achsschenkels 4 in Richtung des Pfeils C 2 zu drehen bestrebt ist. Dem wirkt jedoch die Stange 12 entgegen, an welcher der Arm 14 des Bremselementträgers 11 zieht und welche auf den Arm 14 mit einer ent­ sprechenden Kraft R 2 einwirkt.According to FIG. 3, the counter torque M 2 results from the reaction force R 1 acting on the brake element carrier 11 during braking, which endeavors to rotate the brake element carrier 11 about its axis of rotation C on the eccentric pin 7 of the steering knuckle 4 in the direction of arrow C 2 . However, this counteracts the rod 12 on which the arm 14 of the brake element carrier 11 pulls and which acts on the arm 14 with a corresponding force R 2 .

Die Abstände y und z zwischen der Drehachse C des Bremselementträgers 11 am Achsschenkel 4 einerseits und dem Angriffspunkt der Reaktionskraft R 1 bzw. der Stangenkraft R 2 am Bremselementträger 11 andererseits und der Winkel α, den die beiden jeweils die Raddrehachse A und die Rad­ schwenkachse B bzw. Drehachse C des Bremselementträgers 11 enthaltenden Ebenen miteinander einschließen, sind so gewählt, daß das Drehmoment M 1 durch das Gegendrehmoment M 2 genau kompensiert wird, was sich mit den unterschiedlichsten Werten für die Parameter y, z und α erreichen läßt.The distances y and z between the axis of rotation C of the brake element carrier 11 on the steering knuckle 4 on the one hand and the point of application of the reaction force R 1 or the rod force R 2 on the brake element carrier 11 on the other hand and the angle α which the two pivot axis A and the wheel pivot axis B or planes containing axis of rotation C of the brake element carrier 11 are selected so that the torque M 1 is exactly compensated by the counter torque M 2 , which can be achieved with the most varied values for the parameters y, z and α .

Je kleiner der Winkel α ist, desto größer ist die zu der die Raddrehachse A und die Radschwenkachse B enthaltenden Ebene senkrechte Horizontal­ komponente der beim Bremsen auf den Bremselementträger 11 einwirkenden Reaktionskraft R 1 und somit der Einfluß der letzteren auf das Gegendreh­ moment M 2. Je kleiner der Abstand y und je größer der Abstand z ist, desto weniger dreht sich der Bremselementträger 11 um seine Drehachse C entsprechend deren Exzentrizität bezüglich der Raddrehachse A, wenn das Rad 2 um die Radschwenkachse B schwenkt, und umso weniger verändern somit auch die Bremselemente 10 des Bremselementträgers 11 dabei ihre Position bezüglich der Bremsscheibe 9, weswegen ein möglichst kleiner Ab­ stand y und ein möglichst großer Abstand z günstig und umso vorteilhafter sind, je größer die Exzentrizität der Drehachse C des Bremselementträgers 11 bezüglich der Raddrehachse A ist.The smaller the angle α , the greater is the horizontal component perpendicular to the plane containing the wheel axis of rotation A and the wheel pivot axis B of the reaction force R 1 acting on the brake element carrier 11 during braking and thus the influence of the latter on the counter-torque M 2 . The smaller the distance y and the greater the distance z , the less the brake element carrier 11 rotates about its axis of rotation C in accordance with its eccentricity with respect to the wheel axis of rotation A when the wheel 2 pivots about the wheel pivot axis B , and the less the brake elements change 10 of the brake element carrier 11 their position with respect to the brake disc 9 , which is why the smallest possible distance y and the greatest possible distance z are favorable and the more advantageous the greater the eccentricity of the axis of rotation C of the brake element carrier 11 with respect to the wheel axis of rotation A.

Abwandlungen von der dargestellten und geschilderten Ausführungsform sind in mehrfacher Hinsicht möglich. So muß die Stange 12 nicht unmittelbar am Fahrzeugrahmen 6 angreifen, sondern kann sie auch an ein die beiden Achsschenkel 4 zweier benachbarter Räder 2 eines Eisenbahnfahrzeugs ver­ bindendes Spurstangensystem angeschlossen werden. Auch ist es möglich, den Bremselementträger 11 bzw. dessen Arm 14 am freien Ende 13 über miteinander kämmende Zahnradsegmente abzustützen und insbesondere mit einem zu seiner Drehachse C am Achsschenkel 4 konzentrischen Kegelrad­ segment zu versehen, welches mit einem mit dem Fahrzeugrahmen 6 unmit­ telbar oder mittelbar verbundenen und zur Radschwenkachse B konzentri­ schen Kegelradsegment kämmt. Die Bremse 3 muß nicht unbedingt als Schei­ benbremse ausgebildet sein. Vielmehr kann die Erfindung in Verbindung mit jeglicher Art von Bremse für das Rad 2 verwirklicht werden, ebenso wie ihre Anwendung nicht auf Eisenbahnfahrzeuge beschränkt ist.Modifications from the illustrated and described embodiment are possible in several ways. Thus, the rod 12 does not have to attack directly on the vehicle frame 6 , but it can also be connected to a tie rod system ver binding the two steering knuckles 4 of two adjacent wheels 2 of a railway vehicle. It is also possible to support the brake element carrier 11 or its arm 14 at the free end 13 via intermeshing gear segments and in particular to provide a bevel gear segment which is concentric with its axis of rotation C on the steering knuckle 4 and which is directly or indirectly connected to the vehicle frame 6 connected and combs to the wheel pivot axis B's bevel gear segment. The brake 3 does not necessarily have to be designed as a brake. Rather, the invention can be implemented in connection with any type of brake for the wheel 2 , just as its application is not limited to railway vehicles.

Claims (11)

1. Einzelradanordnung für Eisenbahnfahrzeuge, bei welcher
  • a) das Rad um eine zur Raddrehachse und zur Fahrzeuglängsachse im we­ sentlichen senkrechte, neben dem Rad im Abstand vom Radaufstand­ punkt auf der Schiene verlaufende Achse schwenkbar ist und
  • b) eine Bremse für das Rad vorgesehen ist, deren Bremselementträger derart mit dem Achsschenkel des Rades und dem Fahrzeugrahmen ver­ bunden ist, daß beim Bremsen zur Kompensation des von der Schiene her einwirkenden Drehmomentes zusätzlich ein entsprechendes Gegen­ drehmoment um die Radschwenkachse auf das Rad einwirkt,
1. Single wheel arrangement for railway vehicles, in which
  • a) the wheel is pivotable about an axis perpendicular to the wheel axis of rotation and the longitudinal axis of the vehicle, next to the wheel at a distance from the wheel contact point on the rail and
  • b) a brake is provided for the wheel, the brake element carrier is connected to the steering knuckle of the wheel and the vehicle frame in such a way that when braking to compensate for the torque acting from the rail, a corresponding counter-torque also acts on the wheel about the wheel pivot axis on the wheel,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bremselementträger (11) im Abstand von der Verbindungsstelle (13) mit dem Fahrzeugrahmen (6) am Achsschenkel (4) des Rades (2) exzentrisch zur Raddrehachse (A) gelagert ist. characterized in that the brake element carrier ( 11 ) is mounted eccentrically to the wheel axis of rotation (A) at a distance from the connection point ( 13 ) to the vehicle frame ( 6 ) on the steering knuckle ( 4 ) of the wheel ( 2 ). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremselementträger (11) oberhalb der Raddrehachse (A) am Achs­ schenkel (4) des Rades (2) gelagert und unterhalb der Raddrehachse (A) mit dem Fahrzeugrahmen (6) verbunden ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) above the wheel axis of rotation (A) on the axle leg ( 4 ) of the wheel ( 2 ) and below the wheel axis of rotation (A) with the vehicle frame ( 6 ) is connected. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremselementträger (11) um eine zur Raddrehachse (A) parallele Achse (C) am Achsschenkel (4) des Rades (2) drehbar gelagert ist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) about an axis parallel to the wheel axis of rotation (A) (C) on the steering knuckle ( 4 ) of the wheel ( 2 ) is rotatably mounted. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bremselementträger (11) im Bereich seiner Bremselemente (10) am Achsschenkel (4) des Rades (2) gelagert ist. 4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) in the region of its brake elements ( 10 ) on the steering knuckle ( 4 ) of the wheel ( 2 ) is mounted. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremselementträger (11) einen vom Bereich seiner Bremselemente (10) weg gerichteten Arm (14) zur Verbindung mit dem Fahrzeugrahmen (6) aufweist.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) has an arm ( 14 ) directed away from the region of its brake elements ( 10 ) for connection to the vehicle frame ( 6 ). 6. Anordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (14) des Bremselementträgers (11) auf den Radaufstandpunkt (RS) zu gerichtet ist.6. Arrangement according to claim 5 in conjunction with claim 2, characterized in that the arm ( 14 ) of the brake element carrier ( 11 ) is directed towards the wheel contact point (RS) . 7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bremselementträger (11) mittels einer Stange (12) an den Fahrzeugrahmen (6) angelenkt ist.7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) is articulated by means of a rod ( 12 ) on the vehicle frame ( 6 ). 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (12) im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse verläuft.8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the rod ( 12 ) extends substantially parallel to the longitudinal axis of the vehicle. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bremselementträger (11) über miteinander kämmen­ de Zahnradsegmente mit dem Fahrzeugrahmen (6) verbunden ist.9. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) via meshing de gear segments with the vehicle frame ( 6 ) is connected. 10. Anordnung nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremselementträger (11) ein zu seiner Drehachse (C) konzentrisches Kegelradsegment aufweist, welches mit einem fahrzeugrahmenfesten und zur Radschwenkachse (B) konzentrischen Kegel­ radsegment kämmt.10. The arrangement according to claim 9 in conjunction with claim 3, characterized in that the brake element carrier ( 11 ) has a bevel gear segment concentric with its axis of rotation (C) which meshes with a cone wheel segment fixed to the vehicle frame and to the wheel pivot axis (B) concentric cone.
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