DE69700541T2 - Suspension for a rail vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Federung für ein Schienenfahrzeug.The invention relates to a suspension for a rail vehicle.
Unter Schienenfahrzeug wird hier sowohl ein Drehgestell als auch ein Waggon verstanden, unter dessen Wagenkosten die Laufwerke direkt angebracht sind.The term “rail vehicle” here refers to both a bogie and a wagon, under whose carriage the running gear is directly attached.
Herkömmlicherweise ist jedes Schienenfahrzeug mit einer Aufhängung bzw. Federung ausgerüstet, die vornehmlich dazu bestimmt ist, die Stöße abzufangen, die durch Unregelmäßigkeiten der Gleisbahnen hervorgerufen werden, beispielsweise um so für die Fahrgäste einen gewissen Komfort zu bieten.Traditionally, every rail vehicle is equipped with a suspension or suspension, which is primarily intended to absorb the shocks caused by irregularities in the track, for example, in order to provide a certain level of comfort for passengers.
In erster Linie sind zwei Arten der Federung für Schienenfahrzeuge bekannt.There are primarily two types of suspension known for rail vehicles.
Der erste Federungstyp ist, bezogen auf die vertikale Ebene der Radachse und auf die radiale Ebene dieses Rades, seitlich angeordnet (vgl. beispielsweise die europäische Patentschrift EP-A-0 048 193).The first type of suspension is arranged laterally with respect to the vertical plane of the wheel axle and with respect to the radial plane of this wheel (see, for example, European patent specification EP-A-0 048 193).
Dieser Typ wird insbesondere für den Gütertransport eingesetzt.This type is used especially for freight transport.
Diese Aufhängung weist für jedes Rad zwei Gruppen von Federn auf, die zu beiden Seiten einer Radbüchse angeordnet sind, welche hierzu auf beiden Seiten eine Auflagefläche für den unteren Teil der Federn aufweist.This suspension has two groups of springs for each wheel, which are arranged on both sides of a wheel bush, which has a support surface on both sides for the lower part of the springs.
Das obere Ende der Federn stützt sich zumindest indirekt auf einem Rahmenteil ab, beispielsweise auf einem der Längsträger eines Drehgestells, und insbesondere stützt sich dieses obere Ende im Inneren einer Abdeckung ab, die mittels schrägen Ringen mit dem Rahmen verbunden ist.The upper end of the springs rests at least indirectly on a frame part, for example on one of the longitudinal members of a bogie, and in particular, that upper end rests inside a cover which is connected to the frame by means of oblique rings.
Die Seitenwandung einer der Abdeckungen beaufschlagt bei ihrer Verlagerung zur Seitenfläche der Radbüchse hin ein Reibungsteil, welches von einer Vorschubstange getragen wird.When the side wall of one of the covers is moved towards the side surface of the wheel bush, it acts on a friction part which is carried by a push rod.
Dieses Reibungsteil wirkt als Dämpfungsglied.This friction part acts as a damping element.
Jede Gruppe von Federn umfaßt eine Leergewichtsfeder und eine Lastfeder.Each group of springs includes a dead weight spring and a load spring.
Letztere wird erst dann wirksam, wenn eine kleinstmögliche Last pro Nabe überschritten ist. Diese Gruppe von Federn ist im wesentlichen senkrecht zur Auflageebene des Drehgestells angeordnet.The latter only becomes effective when a minimum possible load per hub is exceeded. This group of springs is arranged essentially perpendicular to the support plane of the bogie.
Auch wenn diese Lösung vergleichsweise widerstandsfähig ist, erfordert sie eine relativ große Zahl an Einzelteilen und somit relativ lange Montagezeiten.Even though this solution is comparatively robust, it requires a relatively large number of individual parts and therefore relatively long assembly times.
Der zweite bekannte Typ einer Aufhängung wird derzeit vornehmlich bei Schienenfahrzeugen im Reiseverkehr eingesetzt.The second known type of suspension is currently used primarily in rail vehicles for passenger traffic.
Er umfaßt eine Radbüchse, die mit dem Rahmen über einen Schwingarm verbunden ist, welcher um horizontale und quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verlaufende Achsen angelegt ist.It comprises a wheel bushing connected to the frame via a swing arm which is arranged around horizontal axes and axes running transversely to the direction of travel of the vehicle.
Diese Aufhängung befindet sich im wesentlichen in derselben vertikalen Ebene wie die Radachse.This suspension is essentially in the same vertical plane as the wheel axle.
Die Aufhängung unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Federungssystem in der Hinsicht, daß sie zwischen dem Rad und einem Rahmenteil eine Hauptaufhängung und zwischen dem genannten Rahmen und einem Querträger, auf welchem das Fahrgastabteil gelagert ist, eine Nebenaufhängung.The suspension differs from the previously described suspension system in that it has a main suspension between the wheel and a frame part and a secondary suspension between said frame and a cross member on which the passenger compartment is mounted.
Somit besteht die Hauptaufhängung eines Rades auf folgendem:Thus, the main suspension of a wheel consists of the following:
- zum einen einer einzigen Feder, die sich über ihre Basis auf der Oberseite der Radbüchse und an ihrem oberen Ende auf der Unterseite eines Längsträgers abstützt, welcher zum Teil den Rahmen bildet und über die Radbüchse übersteht bzw. schräg zu dieser steht, und- firstly, a single spring which rests at its base on the top of the wheel bush and at its upper end on the underside of a longitudinal member which partly forms the frame and projects over the wheel bush or is at an angle to it, and
- zum anderen aus einem Dämpfungsglied.- on the other hand, an attenuator.
Neben dieser Hauptaufhängung der Räder ist zwischen der Oberseite des Drehgestells und einem das Fahrgastabteil abstützenden Lastriegel eine Nebenaufhängung eingebaut.In addition to this main suspension of the wheels, a secondary suspension is installed between the top of the bogie and a load bar supporting the passenger compartment.
Diese Aufhängung soll dem erhöhten Komfort der Reisenden dienen, und außerdem ist die Beförderung mit hoher Geschwindigkeit sehr kostspielig.This suspension is intended to increase the comfort of the passengers, and furthermore, transport at high speed is very expensive.
eines der Ergebnisse, das mit der Erfindung erzielt werden soll, besteht in einer Aufhängung der vorstehend angesprochenen Art, bei welcher diese Nachteile vermieden werden.One of the results to be achieved by the invention is a suspension of the type mentioned above in which these disadvantages are avoided.
Hierzu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Federung für Schienenfahrzeuge von der Art zu schaffen, welche für jedes Rad folgendes umfaßt:For this purpose, the invention is based on the object of creating a suspension for rail vehicles of the type which comprises the following for each wheel:
- zum einen mindestens eine zwischen einer auf einer Radbüchse gelagerten Auflagefläche und einem auf dem Rahmen angeordneten Auflagebereich eingesetzte Feder, und- firstly, at least one spring inserted between a support surface mounted on a wheel bush and a support area arranged on the frame, and
- zum anderen eine Einrichtung zum Dämpfen der Radschwingungen infolge Reibung eines auf der Radbüchse gelagerten Reibungsteils auf einem feststehenden Abschnitt des Rahmens,- secondly, a device for damping the wheel vibrations resulting from friction of a friction part mounted on the wheel bush on a fixed section of the frame,
wobei sich diese Federung dadurch auszeichnet, daß die Längsachse jeder Feder statt im wesentlichen senkrecht zu der die Achsen der beiden Radachsen enthaltenden Ebene (der sogenannten Auflageebene des Rahmens des Schienenfahrzeugs) zu verlaufen um einen bestimmten Winkel bezüglich der Senkrechten zu der die Achsen der beiden Radachsen enthaltenden Ebene geneigt ist, und zwar bezüglich einer quer zur Verlagerungsrichtung des Rahmens verlaufenden vertikalen Ebene, so daß eine horizontal und parallel zur Längsachse des Fahrgestells parallele Kraft erzeugt wird, welche die Reibung des Reibungsteils auf dem feststehenden Abschnitt des Rahmens unterstreicht.This suspension is characterized in that the longitudinal axis of each spring, instead of being substantially perpendicular to the plane containing the axes of the two wheel axles (the so-called support plane of the frame of the rail vehicle), is inclined by a certain angle with respect to the perpendicular to the plane containing the axes of the two wheel axles, namely with respect to a vertical plane running transversely to the direction of displacement of the frame, so that a horizontal force is generated parallel to the longitudinal axis of the chassis, which force accentuates the friction of the friction part on the fixed portion of the frame.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird sie nachstehend anhand eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in welcher schematisch:For a better understanding of the invention, it is described in more detail below by way of a non-limiting example with reference to the drawing, in which schematically:
- Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Drehgestells zeigt,- Fig. 1: shows a perspective view of a bogie,
- Fig. 2: eine erfindungsgemäße Federung in Seitenansicht darstellt, und- Fig. 2: shows a suspension according to the invention in side view, and
- Fig. 3: eine Federung im horizontalen Schnitt zeigt.- Fig. 3: shows a suspension in horizontal section.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß zur Verbesserung des Verhaltens eines Schienenfahrzeugs 1 dieses für jedes Radelement eine Federung 2 aufweist.It can be seen from the drawing that in order to improve the behavior of a rail vehicle 1, this has a suspension 2 for each wheel element.
Diese Federung 2 für Schienenfahrzeuge weist für jedes Rad folgendes auf:This suspension 2 for rail vehicles has the following for each wheel:
- zum einen mindestens eine zwischen einer auf einer Radbüchse 5 gelagerten Auflagefläche 4 und einem auf dem Rahmen angeordneten Auflagebereich 6 eingesetzte Feder 3, und- firstly, at least one spring 3 inserted between a support surface 4 mounted on a wheel bush 5 and a support area 6 arranged on the frame, and
- zum anderen eine Einrichtung 7 zum Dämpfen der Radschwingungen infolge Reibung eines auf der Radbüchse gelagerten Reibungsteils 8 auf einem feststehenden Abschnitt des Rahmens.- secondly, a device 7 for damping the wheel vibrations due to friction of a friction part 8 mounted on the wheel bush on a fixed section of the frame.
Zusammen mit dem Rahmen bildet die Radbüchse eine Einrichtung zum Führen in einer im wesentlichen vertikalen Ebene.Together with the frame, the wheel bush forms a device for guiding in a substantially vertical plane.
Statt daß die Achse 10 der Feder im wesentlichen senkrecht zu der die Achsen der beiden Radachsen enthaltenden Ebene P (der sogenannten Auflageebene des Rahmens des Schienenfahrzeugs) verläuft, ist diese Längsachse 10 jeder Feder gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung um einen bestimmten Winkel X bezüglich der Senkrechten zu der die Achsen der beiden Radachsen enthaltenden Ebene P geneigt, und zwar bezüglich einer quer zur Verlagerungsrichtung des Rahmens verlaufenden vertikalen Ebene, so daß eine horizontale Kraft F parallel zur Längsachse des Fahrgestells erzeugt wird, welche die Reibung des Reibungsteils auf dem feststehenden Abschnitt des Rahmens unterstreicht.Instead of the axis 10 of the spring being substantially perpendicular to the plane P containing the axes of the two wheel axles (the so-called support plane of the frame of the rail vehicle), this longitudinal axis 10 of each spring is, according to an essential feature of the invention, inclined by a certain angle X with respect to the perpendicular to the plane P containing the axes of the two wheel axles, with respect to a vertical plane transverse to the direction of displacement of the frame, so as to generate a horizontal force F parallel to the longitudinal axis of the chassis, which accentuates the friction of the friction part on the fixed portion of the frame.
Erfindungsgemäß beträgt der Neigungswinkel X der Längsachse der Federn zwischen 5º und 17º.According to the invention, the inclination angle X of the longitudinal axis of the springs is between 5º and 17º.
Der obere Auflagebereich der Feder ist dabei auf einem der Flügel eines umgekehrt L-förmigen Teils 11 vorgesehen, welches durch jedes bekannte Mittel auf dem Ende eines Längsträgers befestigt ist.The upper support area of the spring is provided on one of the wings of an inverted L-shaped part 11 which is fixed by any known means to the end of a longitudinal member.
Dabei ist der lange Schenkel des umgekehrten L durch Schweißen auf dem Ende eines Längsträgers befestigt, wohingegen der kurze Schenkel, der als Auflage für die Feder dient, gegenüber der Ebene der Abstützfläche des Rahmens geneigt ist.The long leg of the inverted L is welded to the end of a longitudinal beam, while the short leg, which serves as a support for the spring, is inclined relative to the plane of the support surface of the frame.
Zur Verbesserung der Festigkeit des vorstehend beschriebenen Aufbaus ist ein eingesetztes Stück 12 zum einen auf der Rückseite des L und zum anderen auf der Oberseite des Längsträgers befestigt.To improve the strength of the structure described above, an inserted piece 12 is attached on the one hand to the back of the L and on the other hand to the top of the longitudinal member.
Die Oberseite der Radbüchse 5 bildet somit direkt die Auflagefläche für die Feder.The top of the wheel bush 5 thus directly forms the support surface for the spring.
Vorzugsweise umfaßt jede Federung bzw. Aufhängung zwei Federn, welche koaxial angebracht sind, und darüber hinaus einen Anschlag 13 aus überelastischem Werkstoff.Preferably, each suspension comprises two springs which are mounted coaxially and, in addition, a stop 13 made of superelastic material.
Dieser Anschlag 13 ist in Form eines Spitzbogens mit einem Betätigungsweg zwischen 20 und 60 mm vorgesehen.This stop 13 is designed in the form of a pointed arch with an actuation travel of between 20 and 60 mm.
Der zur Herstellung dieses Anschlags verwendete Werkstoff ist beispielsweise ein Elastomer.The material used to make this stop is, for example, an elastomer.
Die Hüllkurve für die Steifigkeitswerte unter 25 mm effektiver Federwegslänge liegt zwischen 60 und 320 N/mm.The envelope curve for the stiffness values below 25 mm effective spring travel length is between 60 and 320 N/mm.
Vorteilhafterweise wird das auf der Radbüchse gelagerte Reibungsteil mittels einer elastischen Einrichtung 14 laufend zum feststehenden Abschnitt des Rahmens hin gespannt.Advantageously, the friction part mounted on the wheel bush is continuously tensioned towards the fixed section of the frame by means of an elastic device 14.
Hierzu besteht die elastische Einrichtung 14 aus einer elastischen Zunge in Form einer Traverse, deren im wesentlichen geradliniger Schenkel 14A seitlich auf der Radbüchse befestigt ist und deren freies Ende 14B sich hinter dem vertikalen Schenkel des umgekehrten L abstützt.For this purpose, the elastic device 14 consists of an elastic tongue in the form of a cross-member, the essentially straight leg 14A of which is attached laterally to the wheel bush and the free end 14B of which is supported behind the vertical leg of the inverted L.
Dabei ist günstigerweise das freie Ende 14B der Zunge örtlich begrenzt so umgebogen, daß seine Kontaktfläche, mit der es den feststehenden Abschnitt des Rahmens berührt, vergrößert wird.In this case, the free end 14B of the tongue is advantageously bent locally so that its contact surface with which it touches the fixed section of the frame is increased.
Dieses feststehende Rahmenteil ist vorteilhafterweise mit einer Platte 15 aus einem Werkstoff mit höherer Abriebfestigkeit versehen, beispielsweise aus einer Manganlegierung.This fixed frame part is advantageously provided with a plate 15 made of a material with higher abrasion resistance, for example a manganese alloy.
Die Form der Zunge bestimmt sich in Abhängigkeit von der gewünschten Progressionskurve bei der Rückstellung, wobei diese Kurve linear sein könnte, aber vorzugsweise exponentiell verläuft.The shape of the tongue is determined depending on the desired progression curve during resetting, whereby this curve could be linear, but is preferably exponential.
Bei einer Schlingerbewegung der Radachse neigt das Reibungsteil einer der Radbüchsen dazu, sich vom Rahmen zu entfernen, und deshalb sorgt gerade die elastische Einrichtung 14 für ein Mindestmaß an Kontakt und somit ein Mindestmaß an Dämpfung.When the wheel axle rolls, the friction part of one of the wheel bushes tends to move away from the frame and therefore the elastic device 14 ensures a minimum level of contact and thus a minimum level of damping.
Hierzu wird der Verlauf der Festigkeitskurve der elastischen Einrichtung 14 so bestimmt, daß sie einen erheblichen Beitrag zur horizontalen Reaktion bei einer geringen horizontalen Fahrbewegung leistet.For this purpose, the course of the strength curve of the elastic device 14 is determined in such a way that it makes a significant contribution to the horizontal reaction with a small horizontal travel movement.
Wenn diese elastische Einrichtung vorgesehen ist, wird das Reibungsteil wieder gegen den Rahmen zurückgeführt.If this elastic device is provided, the friction part is returned against the frame.
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