DE627895C - Spannunghaltende Verbindung gegeneinander beweglicher Fahrzeugteile, insbesondere fuer Eisenbahndrehgestelle und schwere Wagen - Google Patents

Description

Eine spannunghaltende Verbindung aller Teile ist nach dem Sinn der Erfindung in einem Fahrzeug vorhanden, wenn in. den Kraftwegen zwischen den Achsen and dem Wagenkasten eine beachtliche Bewegung der Fahrzeugteile gegeneinander durch Betriebsstöße nicht eintreten kann, ohne daß genügend nachspannbare Federn weiter zusammengedrückt werden. Also auch bei den größten Ausschlägen des Wagenkastens muß eine, wenn auch kurzwejgige Federungsreserve übrigbleiben, damit die rechtzeitige Rückführung des Wagenkastens in die Mittellage gesichert ist und damit harte Massenstoße auf den Wagenkasten besonders in der Senkrechten und quer zur Fahrtrichtung nicht entstehen können. Es sollen also nicht mehr wie bei den bekannten Federwerken mit Hebelübersetzungen die Federn durchschlagen, d. h. die Last auf harte Anschläge absetzen. Denn diese Federn müssen jetzt einen mittleren Widerstand erhalten, damit sie kleine Stöße genügend weich elastisch auffangen und andererseits doch erst bei ganz besonders großen Stoßen durchschlagen.

Hiernach liegt also ein besonders fortschrittlicher Wert dieser Erfindung darin, daß die kleinen Schwankungen des Wagenkastens, welche die Regel bilden, durch weiche, also genügend lange Federn, elastisch aufgefangen werden können, ohne daß diese Federn bei besonders großen Stoßen durchschlagen und harte Massenstöße zwischen den gegeneinander beweglichen Fahrzeugteilen entstehen können.

Zu diesem Zweck arbeiten nach dem Erfindungsgedanken die Hebelwerke der Federn nach einem neuen Prinzip, das als Totpunktprinzip bezeichnet wird.

Dieses Prinzip besteht darin, daß z.B. ein längerer, unter der Wirkung einer weichen Feder stehender Hebel mit annähernd gleich bleibender Drehwirkung durch eine Drehachse auf einen viel kürzeren Hebel wirkt. Dieser kurze Hebel, weiterhin Totpunkthebel genannt, ist in seiner Anfangsstellung je nach dem Bedarf an Federkraft erheblich näher an seine Totpunktlage herangedreht als der erwähnte längere Hebel, Er kommt auch je nach Bedarf an Federkraft in der Endstellung mehr oder weniger nahe an seine Totpunktlage.

Mit dem Ausschlag dieser Hebel unter den Betriebsstößen entsteht hiernach eine größere Steigerung der Übersetzung, also des Verhältnisses zwischen dem Kraftwirkungsarm des langen Hebels und dem Wirkungsarm des kurzen Hebels auf das Gestänge zu dem beweglichen Fahrzeugteil.

Also die Länge des Totpunkthebels und sein Abbleiben von der Totpunktlage in der Endstellung sind bestimmend für die Einstellung des Federwerks. Hieraus ergibt sich, daß das neue Federwerk nach dem Totpunktprinzip allen Ansprüchen genügen kann, die im Fahrzeugbau auftreten.

Für den Fall, daß z. B. bei schlechter Laufbahn mit größeren Senken oder bei Entgleisungen ganz besonders starke Stöße auf das an den kurzen Totpunkthebel anschlie-

ßende Verbindungsgestänge ausgeübt werden, wird nach dem Erfindungsgedanken dieses Verbindungsgestärige als genügend elastisches, im Notfall ohne Schaden etwas dehnbares und genügend nachstellbares Sicherheitsglied ausgebildet, das, wie beim Dampfkessel das Sicherheitsventil, erst dann nachgibt, wenn der eingestellte Höchstdruck überschritten wird. Infolgedessen kann die ίο Nachgiebigkeit des Sicherheitsgliedes sehr kleinwegig sein und daher mit geringem Werkstoffaufwand erreicht werden.

Durch die Einschaltung dieses nachgiebigen und im Notfall ohne Schaden etwas dehn-' baren Sicherheitsgliedes wird ferner verhindert, daß der Totpunkthebel ganz in die Totpunktlage gelangt und ein theoretisch unendlich großes, also theoretisch schädliches Übersetzungsverhältnis entsteht.

Die einfachste Ausführung eines solchen Sicherheitsgliedes mit klein wegiger Nachgiebigkeit ist eine' Zugstange, die bis zur Elastizitätsgrenze beansprucht und in Ausnahmefällen auch weiter bis zur Fließgrenze angestrengt wird und dann etwas bleibend sich verlängert. Diese kleinen Verlängerungen können, wenn sie sich beachtlich summiert haben, durch eine Spannmutter ausgeglichen werden. Zweckmäßig wird noch eine kurze harte Feder über diese Zugstange geschoben, die die Spannung gewährleistet, wenn unter besonderen Umständen sich die erwähnten bleibenden Dehnungen der Stange häufiger einstellen sollten.

Gegenüber den bekannten Federhebelwerken sind also die kurzen kräftigen Totpunkthebel und das beschriebene Sicherheitsglied wesentlich fortschrittliche Unterscheidungsmerkmale.

Im allgemeinen üben die zwischen gegeneinander beweglichen Fahrzeugteilen auftretenden Stöße in den drei Richtungen des Raumes, wenn sie nach diesen .zerlegt werden, wirksame Seitenkräfte aus. Zur Spannunghaltung zwischen den in dieser Weise beanspruchten, gegeneinander beweglichen Fahrzeugteilen wäre es daher notwendig, im allgemeinen Vorspannungen in drei zueinander senkrechten Richtungen möglich zu machen. Es gibt nun aber Verbindungsstellen von Fahrzeugteilen, bei denen eine Spannunghaltung nach allen drei Richtungen unmöglich ist. Z. B. müssen (wegen des Kurvenlaufs) die Führungen der üblichen Achslagergehäuse nebst ihren Federschrägen, ferner die Gleitlager der Achsen quer zur Fahrtrichtung ein gewisses Spiel erhalten. Dieses axiale Spiel der Radsätze entspricht in seiner Größenordnung fast den häufigen kleinen Seitenbewegungen der Fahrzeuge, die besonders lästig sind.

Solche Verbindungsstellen mit zu großem Spiel oder Totgang müssen daher aus dem Kraftweg der von den Radsätzen her ausge- ' übten Stöße durch Umgehung ausgeschaltet werden, wenn die Fortschritte der Erfindung voll zur Geltung kommen sollen. Um möglichst kurze Kraftwege zwischen den Radsätzen und dem Federwerk nach dem Totpunktprinzip zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Endhebel in Achsenhöhe auf die Radsätze wirken zu lassen. Es kann dies entweder dadurch geschehen, daß die Endhebel unmittel-. bar auf Stirnlager an den Achsschenkeln wirken, oder die Endhebel des neuen Federwerks ' nach, dem Totpunktprinzip wirken auf einen Verbindungsträger zwischen den Achsen, der an beiden Enden mit neuartigen Drucld'agern versehen ist.

Die erste Lösung eignet sich mehr für Strecken mit großen Mindestradien, weil dabei das Spiel der Seitenfederung oder der Tragfederung der Wiege die parallele Verschiebung der Achsen in Kurvenstrecken erschwert. Die zweite Lösung ist besonders vorteilhaft für Fahrzeuge mit Achsen, die in den Kurven gesteuert werden, weil für diese Steuerung der Verbindungsträger zwischen den Achsen, der den Gegenhalter für die Endhebel darstellt, benutzt werden kann. go

Die Abb. 1 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen :

Abb. ι zeigt einen Grundriß eines Drehgestelles, von unten gesehen, mit der neuen Federung zwischen Gegenhalter und Wiege.

Abb. 2 zeigt den gleichen Grundriß unter Ersatz des Gegenhalters durch zwei Hebelparallelogramme zwischen der Wiege und den Achsen, in deren Gegendiagonalen die neue Totpunktfederung nach Abb. 7 angedeutet ist,

Abb. 3 zeigt Einzelheiten der neuen Federung mit einem Querschnitt durch den Gegenhalter.

Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt durch den linken Federhebel in Abb. 3.

Abb. 5 zeigt einen Schnitt durch das Drucklager des Gegenhalters parallel zu den Drehgestellachsen.

Abb. 6 zeigt einen Schnitt durch das Drucklager des Gegenhalters senkrecht zu den no Drehgestellachsen.

Abb. 7 zeigt die Verwendung der neuen Federung zum Abfangen senkrechter Bewegungen in einem Aufriß gegen die Gleisachse gesehen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 sind die Achsen 1 eines Drehgestelles durch den Gegenhalter 2 mittels der mit senkrechten Geenkzapfen versehenen Drucklager 3 gelenkig miteinander verbunden.

Gegen den Gegenhalter 2 ist die Wiege 4 durch die Hebelpaare 5 und 6, die in Abb. 3

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genauer dargestellt sind, derartig verbunden, daß jede durch einen Stoß verursachte Bewegung der Wiege seitlich zum Gleis entweder nur die Federungen der Hebelpaare 5 5 oder nur die Federungen der Hebelpaare 6 zurückdrückt· Letzteres Hebelpaar hat doppelte Pleuelstangen und doppelte Federn, die zu beiden Seiten der Pleuelstange des Hebelpaares 5 liegen. Diese Doppelausführung kann ohne Störung des mittigen Angriffes auf den Gegenhalter 2 erspart werden, wenn der Drehpunkt und die Pleuelstange des Hebelpaares 6 unter entsprechender Verlängerung der Hebel höher gelegt werden.

In Abb. 2 spannen die durch Seitenstöße entstandenen Bewegungen der Wiege immer die auf Zug beanspruchten Gegendiagonalen 7 und 8 mit den neuen Federungen in den neben der Wiege durch die Achsen 1 und die Hebel 9 und 10 gebildeten Parallelogrammen. Die Hebel 9 und 10 werden durch diese Spannstangen 7 und 8 in genügender Spannung gegen die Lagergehäuse der Achsen gehalten. Wie bereits erwähnt, ist aber bei dieser Lösung der fahrtechnische Nachteil vorhanden, daß die Federn den gegenseitigen Parallelverschiebungen der beiden Achsen beim Einlauf in die Kurve entgegenwirken, und zwar entweder die Federn 7 und 8 oder die Torsionsfestigkeit der nicht gezeichneten Tragfedern der Wiege 4.

In Abb. 3 wird der in Abb. 1 gezeigte Gegenhalter 2 von den beiden Hebelpaaren 5 und 6 durch den Zug der Federn 13 und 14 in der Mittellage gehalten. Diese Mittellage ist in den erforderlichen Grenzen einstellbar, und zwar an dem Gegenhalter 2 durch auswechselbare Zwischenplatten 15 und an den Hebeln durch Verschieben des Anschlag-Stückes 16. Die Zugstange 17 ist das erwähnte elastische Sicherheitsglied. Es ist in der Verbindungsstange des Hebelpaares S in dem durchbohrten drehbaren Zapfen 19 verschiebbar gelagert. Der Verschiebung wirkt entgegen die Federung 18, welche durch eine Schraube den Zapfen fest gegen die Schutzhülse der Zugstange 17 preßt. Durch Zwischenringe 38 ist der Ausschlag der Federn 8 einstellbar.

Die Stange 17 ist in dem doppelarmigen Hebel 20, und zwar an dem kürzeren Ann gelenkig befestigt. Da der erforderliche Bolzen zu nahe dem Drehpunkt des Hebels liegen muß, kann der Drehzapfen des Hebels nur geteilt durch die Zapfen 21 in den Abb. 3 und 4 außen an den beiden Hälften des Hebels gebildet werden.

An dem längeren, zur Aufnahme der Feder gabelartig auseinandergezogenen Arm des Doppelhebels 20 ist mittels eines Bolzens 22 nebst Zentrierhülsen 23 die Feder 13 eingehakt. Die Spannvorrichtung dieser Feder, bestehend aus einem ösenbolzen mit Gewinde, ist nicht dargestellt. Der Bolzen 22 mit zwei Muttern hält in Verbindung mit den Schrauben 24 die beiden Teile des Hebels zusammen.

Die Abb. 5 und 6 zeigen beispielsweise die Bauart der Drucklager des Gegenhalters 2.

Auf der Drehgestellachse 1 wird zunächst die zweiteilige Hülse 24 mit dem Druckflansch durch warm eingezogene und gesicherte Schrauben aufgepreßt und dann in den seitlichen Druckflächen und den Laufflächen für das Gehäuse abgedreht. Sodann werden die zweiteiligen Käfige 25 für die Druckklötze 26 mit diesen eingesetzt. Die Druckklötze können statt des gezeichneten sektorförmigen Querschnitts zur einfacheren Herstellting auch einen runden Querschnitt erhalten. Sodann werden die zweiteiligen Gehäuseringe 27 und die zweiteiligen Gehäuseschilder 28 mit den in üblicher Weise gegen Losdrehen gesicherten Stellschrauben 29 der Druckklötze festgeschraubt.

Der Gegenhalter 2 kann jetzt an den unteren Zapfen der Gehäuseringe mittels der gesicherten Keile 30 befestigt werden unter Spannung der Federn 31, welche die ungefederte Last der Gegenhalter von den Achsen 1 fernhalten.

Sodann werden die oberen Laschen 32 über die oberen Zapfen des Gehäuseringes geschoben und mittels der Keile 30 an diesen Zapfen und durch Schrauben an den oberen Flanschen der Gegenhalter befestigt. Die üblicherweise noch anzubringenden Fangbügel für den Gegenhalter sind nicht dargestellt.

Die Abb. 7 zeigt z. B. die Verwendung der neuen Federung für das Abfangen senkrechter Bewegungen des Wagenkastens gegen den Rahmen. Der Wagenkasten trifft beim Ausschlagen sofort oder nach einem gewissen freien Spiel, das durch den exzentrisch gelagerten Bolzen 38 einstellbar ist, mittels der Platte 33 auf einen Hebel 39, den Endhebel, den er entsprechend der Kraft des Ausschlages nach unten drückt. Dabei zieht der Hebel mittels der Pleuelstange 34 die Kurbel 35 nach oben, wobei die vorgespannte Feder 36 no bis zum annähernden Erreichen der Totpunktlage der Kurbel weitergespannt wird. Ist die Totpunktlage der Kurbel annähernd erreicht und noch nicht alle Kraft des Stoßes aufgenommen, dann nimmt die innere Elastizität der Stange34, die Feder 37 den etwaigen Rest des Stoßes auf.

Schließlich kann sich auch die Stange 34, falls in besonderen Fällen die Fließgrenze etwas überschritten wird, ohne Schaden etwas bleibend dehnen, ohne daß die Elastizität der Stange sich beachtlich mindert. Solche klei-

nen bleibenden Dehnungen können von Zeit zu Zeit durch die dargestellte ISfachspannmutter ausgeglichen werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Spannunghaltende Verbindung gegeneinander beweglicher Fahrzeugteile, insbesondere für Eisenbahndrehgestelle und schwere Wagen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung hinter dem Spannunghalter, also hinter der Feder, ein Hebel nach dem Totpunktprinzip eingeschaltet wird, d. h. ein entsprechend kurz bemessener Hebel, der bis nahe an seinen Totpunkt heranschwingt und dadurch -eine hohe Übersetzung der Federkraft gegen größere Stöße einstellt.
2. 2. Spannunghaltende Verbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kraftwege ein für die zu erwartenden größten Stoßkräfte unerschöpfbares Sicherheitsglied eingeschaltet wird, z. B. eine bis zur Elastizitätsgrenze beanspruchbare Zugstange (34) mit aufgesetzter harter, kurzwegiger Feder (37).
3. 3. Spannunghaltende Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Achsen des Fahrzeuges ein waagerecht wirkender Träger (2) als Gegenhalter für die Endhebel (z. B. 5 und 6) des Hebelwerks.nach dem Totpunktprinzip eingeschaltet ist.
4. 4. Spannunghaltende Verbindung nach Anspruch ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalter für die Endhebel auf die Achsen mit Drucklagern in ein- oder zweiteiliger Form wirkt, deren Druckklötze einzeln von außen her, also ohne öffnen des Gehäuses, nachstellbar sind.
5. 5. Spannunghaltende Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endhebel (z. B. 9 und 10) des Federwerks nach dem Totpunktprinzip auf Stirnlager (3) an den Achsen (1) wirken.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen