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Fahrgestell für Schienenfahrzeuge Für den Lauf eines Schienenfahrzeuges,
mit oder ohne Drehgestell, ist die Führung der Achslager von wesentlicher Bedeutung.
Insbesondere Fahrzeuge mit kurzem Achsstand bedürfen einer längsspielfreien Lagerung
der Achsen, damit sie genau parallel bleiben. Dann verlängert sich die Wellenlänge
der Sinuslinie, in der das Fahrzeug läuft, beträchtlich gegenüber der Sinuslinie,
in der eine Einzelachse infolge der Kegelform der Radreifen laufen würde, so daß
der Lauf des.Fahrzeuges in waagerechter Ebene bedeutend gebessert wird. Die Achsbüchsen
müssen in der Längs- und Querrichtung reibungsfrei und in der Folge davon auch abnutzungsfrei
geführt werden. Abnutzung in der Längsrichtung würde die Parallelität der Achsen
verändern und somit eine Verschlechterung des Fahrzeuglaufes in waagerechter Ebene
zur Folge haben. Reibung in Gleitführungen infolge von Querkräften verschlechteFt
das Verhalten des Fahrzeuges in senkrechter Ebene. Das gleiche gilt unter gewissen
Umständen auch für die Blattfederreibung. Bekanntlich können die von den
`cliienenri$elti
herrührenden . kleinen Erschütterungen nur durch völlig reibungsfreie Tragfedern
vorn Fahrzeugrahmen ferngehalten werden. Sobald erst einmal diese hochfrequenten
Schwingungen durch reibungsfreie Federn aufgenommen «-orden sind, können weiterhin
zur Dämpfung großer langsamer Schwingungen Reibung erzeugendeTragfedern (151attfedern)
angewandt «-erden.
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Da die obergenannten Forderungen durch die übliche, Reibung und Abnutzung
ergebende Parallelführung der Achslager nicht erfüllt werden können, wurden auch
schon Lenkerführungen vorgeschlagen. Ihr Drehpunkt wurde entweder mit einem Gelenk
am Rahmen verbunden, dann trat in dem Gelenk Abnutzung und Spiel auf. oder die Achsbuchsen
wurden durch nachgiebige Lenker geführt, die mit den Achs buch sen und dem Rahmenfest
verbunden waren. Da diese federnden Lenker aber auch Längskräfte der Achsbuchsen
aufnehmen mußten, durfte ihre Länge nicht groß sein. damit die Knicksicherheit gewahrt
blieb. Bei starkem Achsbuchsspiel führte -dann die übermäßige Biegebeanspruchung
leicht zum Bruch.
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Es wurde auch schon der- @-orsclilag gemacht, bei vierachsigen Drehgestellwagen
die Seitenwangen des Drehgestellrahmens jeweils aus zwei in senkrechter Ebene schwenkbeweglich
auf den Enden des Mittelquerträgers gelagerten, einander scherenartig kreuzenden
Hebeln zu bilden, deren Enden durch Schraubenfedern gegeneinander abgestützt sind.
Die unteren Scherenarme wurden dabei urmittelbar mit den Achsbuchsen verbunden.
Diese Anordnung ergibt jedoch keine reibungs- und spielfreie Übertragung der Kräfte,
denn wo ein Gelenk ist, da ist auch Reibung und Ab-
nutzung. Auch ergibt diese
Anordnung große urabgefederte Massen. Bei einseitiger Belastung des Drehgestelles,
wie sie z. B. beim Befahren von Gleiskrümmungen unter der Einwirkung der Fliehkraft
entstehen kann. ist die Parallelität der Achsen infolge der scherenartig durchgebildeten
Seitenwangen des Drehgestellrahmens nicht gesichert.
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Es ist ferner bekannt, die Längsträger eines zweiachsigen Laufgestelles
fest mit den Achsbuchsen zu verbinden. Dabei werden die senkrechten und waagerechten
Kräfte durch an den Achsbuchsen befestigte, einarmige Blattfedern und durch an das
Laufgestell und an den Wagenkasten angeschlossene, Reibung erzeugende Lenker vom
Laufgestell auf den Wagenkasten übertragen. Durch die unmittelbare Verbindung des
Laufgestelles mit den Achsbuchsen entstehen große nichtabgefederte Massen. Auch
ergibt diese Anordnung nicht die Anpassungsfähigkeit des Laufwerkes an Gleisunebenheiten
wie ein ,gegen die Achsluchsen abgefederter Laufgestellrahmen. Bei ,einer Sonderbauart
v,in Drehgestellen mit Losrädern ist e#I auch bekannt, die im Üuerschnitt gloclcenförniig
durchgebildeten Räder mit den dazugelitrreiideii -Achsbuchsen durch längs und quer
gerichtete, an ihren Eiiden kugelig ausgebildete Lenker an den Seitenwangen des
Dreligestellraliinens zu führen. Diese auf Zug und Druck beanspruchten und dem senkrechten
Federspiel des Drehgesteliraiinie_ris unterliegenden Kugellenker verursachen ebenfalls
Reibung und Abnutzung.
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Ferner,sind Drehgestelle bekannt, bei denen der in der üblichen Weise
durchgebildete, mit senkrechten Gleitführungen für die Achsbuchsen versehene Dreligestellralinien
zwischen den P\.adsätzen auf mit ihren Enden auf den Achsbuchsen gelagerten, nach
unten durchgekröpften Barrenträgern (Schwanenhalsträgern) federnd abgestützt ist.
Dabei sind die Achsbuchsen mitunter auch noch durch längs gerichtete Stangen miteinander
verbunden. Diese Stangen dienen aber nicht zur übertragung der Längskräfte. sondern
nur dazu, das Kippen der Achsbuchsen und den dadurch entstehenden starken Verschleiß
an ihren Füllrungen zu -vermeiden. Zur hlbertragung der Längs- und Querkräfte dienen
hierbei die üblichen Reibung und Verschleiß erzeugenden Achsbuchsfü hrungen.
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Auch sind Drehgestelle bekannt. bei denen die Seitenzangen des H-förmigen
Dreligestellrahmens fest mit den Achsbuchsen verbunden und der zur Abstützung des
Wagenkastens vorgesehene Querbalken (Drelipfannenträger) durch Reibung erzeugende
Lenker im Di-ehgesteIlrahmen geführt ist. Diese Ausführung ergibt nicht nur ein
großes urabgefedertes Gewicht, sondern auch eine mangelhafte Abfederung des Wagenkastens,
da lediglich der den letzteren tragende Querbalken abgefedert ist, und zwar mit
Hilfe von Schraubenfedern. Die bei einer ähnlichen Dreligestellbauart über den die
Achsbuchsen verbindenden Längsträgern vorgesehene Anordnung parallel geschalteter
Schrauben- und Blattfedern hat den \achteil, daß die für die Aufnahme hochfrequenter
Schwingungen wichtige Reibungsfreiheit der Schraubenfedern nicht wirksam zur Geltung
kommt. Dies ist nur dann möglich, wenn beide Federarten hintereinander geschaltet
sind.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrgestell für Schienenfahrzeuge
mit Abfederung des Tragrahmens gegenüber den Radachsen. Ihr liegt im wesentlichen
der Gedanke zugrunde. einen ruhigen Lauf des Fahrzeuges vor allem dadurch zu erzielen,
daß die Längs-und Querkräfte reibungs- und spielfrei vom Tragrahmen auf die Achsbuchsen
übertragen werden. Erfindungsgemäß geschieht <lies durch gleichzeitige Anwendung
folgender -Maßnahmen:
a) die beiden Achsbuchsen jeder Fahrgestellseite
sind durch eine an ihnen fest eingespannte verwindungsfähige Stange unmittelbar
und längsspielfrei verbunden; b) zur Übertragung der Längskräfte auf den gegenüber
den Radachsen abgefederten Tragrahmen dienen biegenachgiebige, längs gerichtete
Zugbänder, die mit ihrem einen Ende am Tragrahmen und mit ihrem anderen Ende an
den Achsbuchsen oder in deren Nähe an der Verbindungsstange fest eingespannt sind;
c) zur reibungs- und spielfreien Übertragung der Querkräfte befinden sich zwischen
den Achsbuchsen und dem Tragrahmen Wälzkörper in Gestalt von Druckstützen, die quer
zur Fahrtrichtung liegen und deren beide zylindrisch oder kugelig ausgebildeten
Stirnflächen den Krümmungsmittelpunkt gemeinsam haben.
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" Im Zusammenhang mit dieser Maßnahme ist auch darauf Bedacht genommen,
daß die iri senkrechter Richtung auftretenden hochfrequenten Schwingungen durch
reibungsfreie Federn vom Fahrzeugrahmen ferngehalten und die großen langsamen Schwingungen
durch Reibung erzeugende - Federn wirksam gedämpft werden. Demzufolge sind bei dem
Erfindungsgegenstand die reibungsfreien Federn (Schraubenfedern) zwischen dem Tragrahmen
und den Radachsen und die Reibung erzeugenden Federn zwischen dem Tragrahmen und
dem Wagenkasten angeordnet. Des weiteren ist bei der Erfindung darauf Bedacht genommen,
daß bei der Übertragung der Kräfte keine großen Biegungsmomente in den tragenden
Teilen entstehen, so daß insbesondere der Fahrgestellrahmen leicht im Gewicht gehalten
werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der bei einem zweiachsigen
Drehgestell für Schienenfahrzeuge verwirklichten Erfindung dargestellt. Es zeigt
Abb. i eine Seitenansicht des Drehgestelles, Abb. 2 die Anordnung der Mittel zur
Übertragung der Querkräfte von den Achsbuchsen auf den Tragrahmen in der Längsrichtung
des Fahrzeuges gesehen, .
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Abb. 3 die gleiche Anordnung in der Querrichtung des Fahrzeuges gesehen,
zur Hälfte in der Ansicht und zur Hälfte im Schnitt nach der Linie I-II der Abb.
2, Abb. q. die oberhalb der Achsbuchsen vorgesehene Anschlagplatte von oben gesehen.
Auf jeder Seite des Fahrgestelles sind die Achsbüchsen A durch eine Stange i so
miteinander verbunden, daß die längsspielfreie parallele Lage der Radachsen gesichert
bleibt. Damit sich das Laufwerk den Gleisunebenheiten stets gut anpassen kann, soll
diese Verbindung der kadachsenverwindungsfähig sein. Sie soll auch leicht'sein,
um das unabgefederte Gewicht des Drehgestelles möglichst-gering zu halten. Die Stange
i kann daher auch in mehrere einzelne Stangen aufgelöst und ihr Querschnitt so gewählt
werden, daß die Beanspruchung auf Drehen, Knicken und Biegen möglichst gering bleibt.
Wie in Abb. i der unterhalb der Stange bei i dargestellte Querschnitt zeigt, kann
die Stange beispielsweise aus zwei U-förmigen Profilen gebildet werden. Eine andere
Ausführungsform wäre z, B. ein Bündel Röhren. Ob die Einzelstangen untereinander
noch verbunden werden, richtet sich nach dem jeweils vorliegenden Belastungsfall.
Die Drehspannung kann auch vermieden werden durch Lagerung der Stange an einer Achsbuchse
in einem Drucklager, also so, daß an einem Ende der Stange Drehbewegungen möglich,
Längsbewegungen aber ausgeschlossen sind.
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Der eigentliche Drehgestellrahmen (Tragrahmen 5) ist auf seitlich
der Achsbuchsen ,A gelagerten Schraubenfedern q. abgestützt. Diese Schraubenfedern
können statt innerhalb der Achsbuchsen auch außerhalb oder innerhalb und außerhalb
der letzteren angeordnet werden. Im Hinblick auf eine wirksame Aufnahme der hochfrequenten
Schwingungen ist es jedoch vorteilhaft, zur Abstützung des Tragrahmens 5 auf den
Achsbuchsen bzw. den Radsätzen reibungsfreie Federn zu benutzen. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel werden diese Federn (Schraubenfedern 4.) zweckmäßig möglichst
dicht an die Achsbuchsen herangesetzt, 'um das Biegemoment in der Stange i gering
zu halten.
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Zur Übertragung der Längskräfte auf den gegenüber den Radachsen abgefederten
Tragrahmen 5 dienen biegenachgiebige, längs gerichtete Zugbänder 2, 2a, die mit
ihrem einen Ende an den Achsbuchsen oder, wie gezeichnet, in deren Nähe auf den
Verbindungsstangen i befestigt sind, während sie mit dem anderen Ende mittels Gewindezapfen
und Muttern 3 an den Tragrahmen 5 angeschlossen und straff zwischen letzteren und
die Achsbuchsen bzw. deren Längsverbindung eingespannt sind. Durch diese Anordnung
der in senkrechter Richtung elastisch wirkenden Zugbänder wird eine reibungs- und
spielfreie Übertragung der Längskräfte gewährleistet. Infolge der großen Länge der
Zugbänder wird ihre spielfreie Einspannung durch das senkrechte Federspiel des Tragrahmens
nicht beeinflußt. Durch entsprechendes Verstellen der Muttern 3 kann mit Hilfe dieser
Zugbänder auch eine Regelung der Achslage vorgenommen werden.
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Zur Erzielung einer reibungs- und spielfreien Übertragung der Querkräfte
sind zwischen entsprechenden Anschlagstücken g des Tragrahmens 5 und i o, i i der
Achsbuchsen A Wälzkörper in Gestalt. von Druckstützen 12 vorgesehen, deren Enden
Kugel- oder Zylinderflächen
aufweisen, mit denen sie sich an den
Innenflächen der Widerlager 13, 14 abwälzen, wenn sich der Tragrahmen nach unten
oder nach oben bewegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellen die Stirnflächen
dieser Druckstützen beispielsweise Ausschnitte einer in Abb. 2 strichpunktiert angedeuteten
Kugel dar. Die Druckstützen 12 werden mit ihren in die Widerlager i3, 1.IhineinragendenEnden
zweckmäßig in Gummiringen 15 gelagert, so daß Geräusche während der Fahrt vermieden
werden. Die Widerlager 13, 14 sind an ihren Enden mit Zapfen 16 versehen, mit denen
sie in die Anschlagstücke g und io eingreifen. Das Anschlagstück io ist mit zwei
Schrauben 17 an dem an die Achsbuchse angegossenen Flansch ii befestigt; es kann
also nach Lösen dieser Schrauben abgenommen und daraufhin das in eine Bohrung des
Flansches i i eingefügte Widerlager i.I sowie die Teile 12 und 13 entfernt werden.
Das Anschlagstück io hat auf der Innenfläche einen Ansatz 18, der beim Anziehen
der Schrauben 17 gegen das Widerlager i.1 drückt. Ferner sind zwischen dem Anschlagstück
io und dem Flansch i i Paßbleche 19 vorgesehen, durch die der Ansatz 1 8
hindurchgreift. Hierdurch ist nicht nur ein Nachstellen der Druckstützen 12 möglich,
sondern es können durch Hinzufügen oder Wegnehmen von Paßblechen icg die Achsbuchsen
bzw. die Radachsen in der Querrichtung des Fahrgestells auch verstellt werden.
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Seitlich des Tragrahmens 5 sind an den Gehängen 6 längs gerichtete
Blattfedern 7 aufgehängt, auf denen der Wagenkasten mittels seitlicher Stützen ',',abgestützt
ist. Durch diese Reibung erzeugenden Blattfedern sollen die großen langsamen Schwingungen
gedämpft werden, während die zwischen dem Tragrahmen 5 und den Achsbuchsen vorgesehenen
reibungsfreien Schraubenfedern 4 die besonders von den Schienenriffeln herrührenden
kleinen Erschütterungen (hochfrequente Schwingungen) vom Tragrahmen fernhalten sollen.
Bei der gewählten Hintereinanderschaltung dieser Federn kann die ihnen zugedachte
Wirkung voll zur Geltung gebracht werden. Die Blattfedern 7 können auch durch einen
quer gerichtetenTragbalken miteinander verbunden werden, auf dem der Wagenkasten
in der bekannten Weise mittels Drehpfanne und seitlicher Gleitstücke gelagert ist.
Auch ist beispielsweise bei zweiachsigen Wagen eine Anordnung denkbar, bei der,
etwa wie bei Straßenbahnwagen, die Blattfedern zur Abstützung des Wagenkastens oberhalb
und an den Enden des Fahrgestellrahmens angeordnet sind. In diesem Fall können die
Schraubenfedern d. auch außerhalb der Achsbuchsen A vorgesehen werden. Für Drehgestelle
erscheint jedoch, besonders wenn man leicht bauen will, die in der Zeichnung dargestellte
Anordnung der Blattfedern und der Kastenabstützung vorteilhaft. Wie die Abb. i zeigt,
liegen hier die die Hauptkräfte übertragenden Elemente (@chsbuchsen .-I, Schraubenfedern
.4 und Aufhängung der Tragfedern ,-) eng beieinander, so daß keine großen Biegemomente
im Tragrahmen entstehen, der letztere also leicht durchgebildet werden kann.