DE68922410T2 - Achslageraufhängung. - Google Patents

Achslageraufhängung.

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DE68922410T2
DE68922410T2 DE1989622410 DE68922410T DE68922410T2 DE 68922410 T2 DE68922410 T2 DE 68922410T2 DE 1989622410 DE1989622410 DE 1989622410 DE 68922410 T DE68922410 T DE 68922410T DE 68922410 T2 DE68922410 T2 DE 68922410T2
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chassis frame
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bearing
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Shuji Akashi
Akira Iwamura
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    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL 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
    • B61F5/00Constructional 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
    • B61F5/26Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32Guides, e.g. plates, for axle-boxes
    • B61F5/325The guiding device including swinging arms or the like to ensure the parallelism of the axles
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Achslageraufhängung zur Montage von Achsen eines Schienenfahrzeugs an seinem Fahrgestellrahmen gemäß dem einleitenden Teil von Anspruch 1.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Achslageraufhängung vom Achsverankerungsstangen-Typ zum Montieren der Achse eines Schienenfahrzeugs an einem Fahrgestellrahmen ist beispielsweise in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 58-63568 und Nr. 58-118447 bereits offenbart. Die Fig. 8 und 9 zeigen dieses herkömmliche Beispiel. In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 13 ein Rad, das an derselben Achse 1 wie ein (nicht gezeigtes) Rad montiert ist, das an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs vorgesehen ist. Derartige zwei Achsen sind in den Bereichen beider Enden eines Fahrgestellrahmens 12 angebracht, wodurch ein Fahrgestell geschaffen wird. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein Achslager 3, das ein Lager 2 usw. der Achse 1 enthält. Das Achslager 3 ist in der Zeichnung rechts mit einer Achsverankerungsstange 3' versehen, die integral mit dem Achslager ausgebildet ist und drehbar gleitend durch einen Stift 8' getragen ist, der mit einem elastischen Element 7a am Fahrgestellrahmen 12 angebracht ist. An die in der Zeichnung linken Seite des Achslagers 3 ist ein Ende eines Gelenks 11 durch einen Stift 10 angeschlossen, und das andere Ende des Gelenks 11 ist durch ein elastisches Element 7b mit dem Fahrgestellrahmen 12 verbunden. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet eine Achsfeder, die relative Aufwärts- und Abwärtsbewegungen zwischen dem Fahrgestellrahmen 12 und der Achse 1 puffert.
  • Bei dieser Achslageraufhängung werden die zwischen dem Fahrgestellrahmen 12 und dem Rad 13 auftretenden Aufwärts- und Abwärtsschwingungen durch ein rotierendes Gleiten der Stifte 8' und 10 zugelassen.
  • Die in den Fig. 10 und 11 gezeigte Achslageraufhängung vom Achsverankerungsstangen-Typ beseitigt einen Gleitbereich, bei dem die Achsverankerungsstange 3' mit dem Fahrgestellrahmen 12 durch einen Stift 8' verbunden ist, der mit einem elastischen Element 7a umwickelt ist. Da die Achsverankerungsstange 3' ein freitragender Träger ist, müssen zwei Sätze von elastischen Elementen 7a und Stiften 8' vorgesehen sein, wie in Fig. 11 gezeigt, um einer in Achsrichtung angelegten externen Kraft widerstehen zu können.
  • Um außerdem die Verringerung einer Radlast (oder einer Entgleisung, die im finalen Stadium der Verringerung auftritt) aufgrund einer externen Kraft in einer Achsrichtung und einer Schienenspurunregelmäßigkeit zu verhindern, ist ein lagertragendes elastisches Element 7c zwischen ein Lager 2, das Achslager 3 und einen Lagerhalter 5 gewickelt.
  • Die für neueste Schienenfahrzeuge erforderliche Leistungsfähigkeit umfaßt die Leistungsfähigkeit für eine Hochgeschwindigkeitsfahrt, eine problemlose Wartbarkeit und eine Verminderung des Fahrzeuggewichts, um eine Beschädigung der Schienen zu vermindern usw..
  • Wie durch das herkömmliche Beispiel in den Fig. 8 und 9 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, wird jedoch dann, wenn sich das Fahrzeug in der antriebslosen Phase befindet, das Absorptionsvermögen einer Schwingung in der Achsrichtung des Fahrzeugs aufgrund von Gleitvorgängen und Spalten zwischen dem Stift 8' und dem elastischen Element 7a, zwischen dem Stift 8' und dem Fahrgestellrahmen 12 und zwischen dem Stift 10 und dem Gelenk 11 verschlechtert, so daß die Fahrstabilität des Fahrzeugs vermindert und die Fahrfähigkeit bei hoher Geschwindigkeit ebenfalls stark vermindert wird. Außerdem treten weitere Probleme auf, wie beispielsweise eine Verschlechterung der Fahrfähigkeit des Fahrzeugs aufgrund einer Abnutzung durch Alterung der Gleitbereiche und der Spaltbereiche sowie eine komplizierte Wartung aufgrund eines Schmiervorgangs und eines Ersetzens von Bestandteilen dieser Bereiche.
  • Andererseits sind bei dem in den Fig. 10 und 11 gezeigten herkömmlichen Beispiel keine Gleitvorgänge und Spalte in der Achslageraufhängung vorgesehen; seine Achsverankerungsstange hat jedoch eine größere Abmessung und ein größeres Gewicht und benötigt deshalb einen größeren Montageraum. Wie außerdem in der Schnittansicht der Achsverankerungsstange 3' in Fig. 12 gezeigt, ist die Torsionssteifigkeit zwischen der Achsverankerungsstange 3' und dem Fahrgestellrahmen 12 groß, weil die Achsverankerungsstange 3' eine große Torsionssteifigkeit in einer Drehrichtung I (d.h. in einer Fahrrichtung) und einen weiten Zwischenraum in der Achsrichtung des elastischen Elements 7a hat. Es ist deshalb erforderlich, das elastische Element 7c außerdem am Lager 2 vorzusehen, um die Verringerung der Radlast (oder die Entgleisung) zu verhindern, die möglicherweise veranlaßt wird, wenn die Spur aufgrund der Unregelmäßigkeit der Spur oder einer Verringerung der Überhöhung (der Höhendifferenz zwischen einer innenliegenden Schiene und einer außenliegenden Schiene in einer Kurve) verwunden wird, wodurch Probleme, wie beispielsweise ein komplizierter Aufbau und eine Gewichtszunahme des Achslagers 3 verursacht werden.
  • Eine Achslageraufhängung mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch 1 ist bereits in der DE-A 1 150 403 offenbart. Die Torsionssteifigkeit des zweiten elastischen Elements axial zur Fahrrichtung des zweiten Fahrzeugs ist jedoch nicht ausreichend kleiner als die zusammengesetzte Torsionssteif igkeit der Achsverankerungsstange und des ersten elastischen Elements in derselben Richtung.
  • Diese Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine leichtgewichtige Achslageraufhängung zu schaffen, die eine hohe Fahrstabilität bei hoher Geschwindigkeit hat und eine verminderte Wartungsarbeit erfordert.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise eine Achslageraufhängung für ein Schienenfahrzeug geschaffen, umfassend ein Achslagergehäuse, das integral an einer Seite des Achslagers mit einer Achsverankerungsstange und an der anderen Seite eines Tragarms ausgebildet ist, und eine Achsfeder, die im Eingriff zwischen dem Achslagergehäuse und dem Fahrgestellrahmen steht, wobei die Achsverankerungsstange integral mit dem Fahrgestellrahmen durch ein erstes elastisches Element verbunden ist, wobei der Tragarm mit dem Fahrgestellrahmen durch ein zweites elastisches Element derart verbunden ist, daß die Torsionssteifigkeit des zweiten elastischen Elements axial betrachtet ausreichend kleiner ist als die zusammengesetzte Torsionssteifigkeit der Achsverankerungsstange und des ersten elastischen Elements in derselben Richtung.
  • Das Achslagergehäuse ist integral mit dem Achslager und der Achsverankerungsstange ausgebildet und an dem Fahrgestellrahmen durch das elastische Element derart angebracht, daß kein Gleiten und Spalt auftritt.
  • Die relative Vertikalbewegung zwischen der Achse und dem Fahrgestellrahmen, die äquivalent zu einer Schwenkbewegung des Achslagergehäuses um die Welle ist, wird durch die Verformung des elastischen Elements zugelassen, das zwischen der Achsverankerungsstange und dem Fahrgestellrahmen vorgesehen ist.
  • Da die Achsverankerungsstange ein Verwinden in der Fahrrichtung des Fahrzeugs zuläßt und in Reihe zu der Torsionssteifigkeit des elastischen Elements geschaltet ist, wird die zusammengesetzte Torsionssteifigkeit zwischen dem Achslagergehäuse und dem Fahrgestellrahmen reduziert, wodurch die relative Rollverstellung zwischen der Achse und dem Fahrgestellrahmen problemlos zugelassen werden kann, so daß das Achslager und die Achse den in Längsrichtung verlaufenden, seitlichen und vertikalen Schwingungen zwischen der Achse und dem Fahrgestellrahmen als ganzes folgen kann, ohne daß ein Klapperphänomen auftritt.
  • Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstehen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Achslageraufhängung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
  • Fig. 2 bis 4 zeigen Querschnittsansichten von Beispielen der Querschnittsformen einer Achsverankerungsstange entlang der Linie B-B von Fig. 1;
  • Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A'-A' von Fig. 1;
  • Fig. 6 zeigt eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei das zweite elastische Element eingesetzt wird;
  • Fig. 7 zeigt eine Aufsicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei das zweite elastische Element eingesetzt wird;
  • Fig. 8 und 9 zeigen Ansichten eines herkömmlichen Beispiels einer Achslageraufhängung, wobei Fig. 8 eine Vorderansicht und Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie J-J von Fig. 8 zeigt;
  • Fig. 10 und 11 zeigen die Ansicht eines weiteren herkömmlichen Beispiels, wobei Fig. 10 eine Vorderansicht und Fig. 11 eine Aufsicht zeigt; und
  • Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie H-H von Fig. 10.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Fig. 2 bis 4 zeigen Beispiele der Querschnittsansichten einer Achsverankerungsstange 3'. Demnach kann die Torsionssteifigkeit der Achsverankerungsstange 3' durch ein geeignetes Einstellen der Querschnittsgestalt der Achsverankerungsstange 3' ausgewählt werden.
  • Die Fig. 1 und 5 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. Das Achslager dieser Ausführungsform ist mit einem zweiten elastischen Element 9 versehen. Ein Achslager 3, das die Achse 1 mit einem Rad 13 trägt, ist mit einer Achsverankerungsstange 3' und einem Tragarm 3" versehen, der in Längsrichtung einer Fahrrichtung C eines Fahrgestellrahmens 12 verläuft, um ein Achslagergehäuse 4 auszubilden. Die Achsverankerungsstange 3' ist an einen Achsverankerungsstange-Tragebereich des Fahrgestellrahmens 12 mittels eines ersten elastischen Elements 7' und einer Welle 8 wellengekoppelt, und der Tragarm 3" ist an den Tragebereich des Fahrgestellrahmens 12 derart gekoppelt, daß zwei elastische Elemente 9 dazwischen gehalten werden.
  • Das erste elastische Element 7' ist an die Welle 8' geklebt, während das zweite elastische Element 9 in einer laminierten Schichtstruktur derart ausgebildet ist, daß seine Steifigkeit in einer Richtung F entsprechend einer Scherrichtung reduziert werden kann. Die Achse 1 kann dadurch vertikale Relativbewegungen in einer Richtung E in den Zeichnungen gegenüber dem Fahrgestellrahmen durch das Achslagergehäuse 4 ausführen.
  • Das erste elastische Element 7' überträgt eine Antriebskraft und eine Bremskraft in eine Richtung C (die der Fahrrichtung des Fahrzeugs entspricht) und eine seitlich gerichtete Kraft in der Richtung D (die der Achsrichtung entspricht) von der Achse 1 zu dem Fahrgestellrahmen 12 durch das Achslager 3 und die Achsverankerungsstange 3', während das zweite elastische Element 9 hauptsächlich die seitliche Kraft in der Richtung D überträgt.
  • Da das zweite elastische Element 9 in einer laminierten Schichtstruktur ausgebildet ist, kann es hauptsächlich einer in einer Richtung D angelegten Kraft widerstehen, und die Steifigkeit in der vertikalen Richtung ist kleiner als diejenige der Achsfeder 6 in einer Richtung F.
  • Da die Torsionssteifigkeiten des ersten elastischen Elements 7' und der Achsverankerungsstange 3' in dieser Ausführungsform in Reihe geschaltet sind, wird die zusammengesetzte Torsionssteifigkeit K der Achsverankerungsstange 3' und des ersten elastischen Elements 7 aus der Formel 1/k = 1//K1 + 1/K2 erhalten, und die zusammengesetzte Torsionssteifigkeit wird auf einen Wert kleiner K1 und K2 reduziert.
  • Die Torsionssteifigkeit des zweiten elastischen Elements 9, das durch den Tragarm 3" an dem anderen Ende des Achslagergehäuses 4 getragen wird, verläuft dynamisch parallel zu K. Wenn die Torsionssteifigkeit mit K3 bezeichnet wird, wird die gesamte Torsionssteifigkeit zwischen dem Achslagergehäuse 4 und dem Fahrgestellrahmen 12, d.h. die gesamte Torsionssteifigkeit Kt zwischen der Achse 1 und dem Fahrgestellrahmen 12 Kt = K + K3. Da die Beziehung K » K3 durch Ausbilden der Struktur des zweiten elastischen Elements als laminierte Schichtstruktur erhalten werden kann, kann K3 ignoriert werden, so daß die gesamte Torsionssteifigkeit Kt zwischen der Achse 1 und dem Fahrgestellrahmen 12 Kt = K und der Einfluß des zweiten elastischen Elements 9 auf die Torsionssteif igkeit auf einen sehr kleinen Wert reduziert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann bei dieser Ausführungsform die zusammengesetzte Torsionssteifigkeit reduziert werden.
  • Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ein zweites elastisches Element angewendet wird. Eine Achsfeder 6 ist in Eingriff zwischen dem Fahrgestellrahmen 12 und einem Achslager 3 gebracht. Der übrige Aufbau ist derselbe wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.
  • Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Ein zweites elastisches Element 9, das zwischen einem Fahrgestellrahmen 12 und einem Achstragarm 3" angeordnet ist, wird als ein Satz verwendet, und der übrige Aufbau ist derselbe wie bei der vorstehend genannten Ausführungsform in Fig. 1.
  • Zusammenfassend wird eine Achslageraufhängung mit einer Achsfeder geschaffen, wobei das Achslagergehäuse durch Vorsehen einer Achsverankerungsstange an einem Ende des Achslagers ausgebildet wird, und wobei die Achsverankerungsstange an den Fahrgestellrahmen durch ein elastisches Element wellengekoppelt wird, so daß eine in Längsrichtung, seitlich und vertikal verlaufende Schwenkbewegung zwischen der Achse und dem Fahrgestellrahmen durch Verformen des elastischen Elements und der Achsverankerungsstange klapperfrei möglich wird, wodurch die Fahrstabilität des Fahrzeugs stark verbessert wird. Da außerdem die Achslageraufhängung keine Gleitvorgänge und Spalte hat, werden eine Abnutzung und Beschädigung aufgrund langjährigen Betriebs ausgeschlossen, wodurch ein Ersatz von Bestandteilen entfällt und eine Wartung der Aufhängung stark erleichtert wird. Außerdem ergeben sich besondere Vorteile, wie ein vereinfachter Aufbau, eine platzsparende Anordnung der gesamten Achslageraufhängung und eine Verminderung ihres Gewichts.

Claims (3)

1. Achslageraufhängung zum Montieren von Achsen eines Schienenfahrzeugs an seinem Fahrgestellrahmen (12), mit:
einem Achslagergehäuse (4), das ein Achslager (3) einschließt, eine Achsverankerungsstange (3') und einen Tragarm (3"), wobei das Achslager (3) die Achse (1) mit einem diese umschließenden Lager (2) aufnimmt, und wobei die Achsverankerungsstange (3') integral mit dem Achslager (3) ausgebildet ist und zu einer Seite von diesem verläuft, während der Tragarm (3") integral mit dem Achslager (3) ausgebildet ist und zu seiner anderen Seite verläuft,
einer Achsefeder (6), die im Eingriff zwischen dem Achslagergehäuse (4) und dem Fahrgestellrahmen (12) steht,
wobei die Achsverankerungsstange (3') durch eine Welle (8) und ein erstes elastisches Element (7') an den Fahrgestellrahmen (12) gekoppelt ist, während der Tragarm (3") an den Fahrgestellrahmen (12) mittels eines zweiten elastischen Elements (9) gekoppelt ist, das dazwischen vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Torsionssteifigkeit des zweiten elastischen Elements (9) axial zur Laufrichtung des Fahrzeugs betrachtet ausreichend kleiner ist als die zusammengesetzte Torsionssteifigkeit der Achsverankerungsstange (3') und des ersten elastischen Elements (7') in derselben Richtung.
2. Achslageraufhängung nach Anspruch 1, wobei die Welle (8) derart vorgesehen ist, daß weder zwischen der Welle (8), dem Fahrgestellrahmen (12) und dem ersten elastischen Element (7') noch zwischen der Welle (8), dem Fahrgestellrahmen (12) und dem zweiten elastischen Element (9) ein Schlupfphänomen auftritt.
3. Achslagergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Achsverankerungsstange (3') die Verstellung des Fahrgestellrahmens (12) in der Fahrrichtung des Fahrzeugs, seine Verstellung in der radialen Richtung der Welle (8) als zentrale Position und seine Verstellung in einer Achsrichtung erlaubt.
DE1989622410 1988-09-01 1989-08-30 Achslageraufhängung. Expired - Lifetime DE68922410T2 (de)

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