EP0624505B1 - Radsatzführung eines Drehgestells - Google Patents

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EP0624505B1
EP0624505B1 EP94106110A EP94106110A EP0624505B1 EP 0624505 B1 EP0624505 B1 EP 0624505B1 EP 94106110 A EP94106110 A EP 94106110A EP 94106110 A EP94106110 A EP 94106110A EP 0624505 B1 EP0624505 B1 EP 0624505B1
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EP
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wheel set
rubber element
bogie
set guide
guide
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EP94106110A
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EP0624505A1 (de
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Hans-Peter Dipl.-Ing. Lang
Wolfgang-Dieter Dipl.-Ing. Richter
Winfried Dipl.-Ing. Wolff (Fh)
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
ABB Daimler Benz Transportation Schweiz AG
ABB Daimler Benz Transportation Deutschland GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL 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
    • B61F5/00—Constructional 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
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/32—Guides, e.g. plates, for axle-boxes

Definitions

  • the invention relates to a wheelset guide of a bogie with the features of the preamble of claim 1.
  • a pair of coil springs is assigned to a bearing housing of a wheel set, on the upper end of which the bogie frame is seated and the lower end of which is supported by a rubber element on a base plate which is firmly connected to the bearing housing.
  • the helical spring and the rubber element are connected in series in terms of effectiveness, the emergency guide pin for transverse forces and thus for the guide only becoming effective when the radial play in the rubber element has been overcome.
  • the rubber element is made entirely of solid rubber and has the same spring characteristics in all directional loading directions.
  • a wheel set guide of a bogie is also known (EP-A 0 421 864), in which a pair of helical springs is also assigned to a bearing housing of a wheel set, the helical springs being supported on the one hand on the bogie frame and on the other hand on a base plate connected to the bearing housing.
  • a rubber element is additionally attached to the base plate, which engages concentrically in the respective coil spring and concentrically surrounds the emergency guide pin provided therein, and is attached to it without play.
  • the rubber element consists of concentric mutually arranged rubber ring elements, an air chamber being formed in each of these rubber ring elements. The air chambers are formed axially from both ends in the rubber ring elements in question and lie in a common diameter plane. As a result, the rubber element has different suspension characteristics in the radial direction.
  • the invention has for its object to take measures in a wheel set guidance of a bogie according to the preamble of claim 1, by means of which the self-adjustment of wheel sets during sheet travel is supported.
  • an angularly offset arrangement of air chambers in the rubber element achieves a radial force-dependent radial setting of the wheel sets when traveling on bends after the twisted setting of the air chambers in the rubber elements cause vector forces which support the self-setting of the wheel sets.
  • the rubber element is preferably designed as a pretensioned, concentrically constructed cone element, the prestressing of which is achieved by the weight of the vehicle and the conicity angle is selected such that tensile stresses do not occur in the rubber element in any operating state.
  • the rubber element is mounted in particular below the primary suspension or, for example, in a cavity in the wheelset bearing housing and connected to a downward emergency guide pin of the bogie frame.
  • the angular position of the rubber element is advantageously fixed via a groove in its outer ring and a screwable pin in a cavity of the wheelset bearing housing and in the cavity there are several threaded holes arranged at different heights, each with a different angular position, and allow easy subsequent adjustment to changing operating conditions.
  • the air chambers are in particular rotated by an angle between 5 ° and 60 ° to the longitudinal axis of the bogie in order to be able to bring about the vector forces mentioned when traveling through bends.
  • FIG. 1 shows a bogie 1 with bogie frame 2, wheel disc 3, wheelset bearing 4 and wheelset bearing housing 5.
  • Coil springs 6 are arranged as primary suspension between the wheelset bearing housing 5 and the bogie frame 2.
  • the coil springs 6 are supported on the wheelset bearing housing 5 on base plates 11.
  • conical mega springs (rubber-metal springs) 7 are firmly mounted.
  • the mega springs 7 have central pins 9 which protrude upwards through holes in the base plates 11 and are connected in a rotationally fixed manner to emergency guide pins 8 of the bogie frame 2 which are directed downward within the coil springs 6.
  • the mega springs 7 are shown cut half offset by 90 °, so that partly the full rubber material and partly air chambers 10 can be seen.
  • the mega springs 7 are arranged as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the air chambers 10 of the mega springs 7 are arranged symmetrically at the front and rear in the direction of travel, so that there is a softer characteristic in this direction than in the lateral region.
  • the air chambers 10 are inserted rotated inwards to the direction of travel by an angle between 5 ° and 60 ° to the longitudinal axis of the bogie.
  • centrifugal forces F 1 or F 2 act on the bogie frame and are transmitted together via the primary suspension and the mega springs 7 to the wheelset.
  • the twisted setting of the air chambers of the Megi springs gives a characteristic that results in vector forces V 1 or V 2 , which supports the self-adjustment of the wheel sets.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Radsatzführung eines Drehgestells mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Bei einer bekannten Radsatzführung eines Drehgestells (CH-A 175 221) ist einem Lagergehäuse eines Radsatzes ein Paar von Schraubenfedern zugeordnet, auf deren oberen Ende der Drehgestellrahmen sitzt und deren unteres Ende sich über ein Gummi-element auf einer mit dem Lagergehäuse festverbundenen Grundplatte abstützt. Zentral innerhalb der Schraubenfedern befindet sich jeweils ein am Drehgestellrahmen festgesetzter Notführungszapfen, der das zugehörige Gummielement mit radialem Spiel und eine durchmessergrößere Bohrung in der Grundplatte durchgreift. Bei diesem Aufbau ist die Schraubenfeder und das Gummielement wirkungsmäßig in Serie geschaltet, wobei der Notführungszapfen für Querkräfte und damit für die Führung erst wirksam wird, wenn das radiale Spiel im Gummielement überwunden ist. Dabei besteht das Gummielement insgesamt aus Vollgummi und weist in allen guer-gerichteten Belastungsrichtungen gleiche Federcharakteristik auf.
  • Es ist auch eine Radsatzführung eines Drehgestells bekannt (EP-A 0 421 864), bei der einem Lagergehäuse eines Radsatzes ebenfalls ein Paar von Schraubenfedern zugordnet ist, wobei sich die Schraubenfedern einerseits am Drehgestellrahmen und andererseits auf einer mit dem Lagergehäuse verbundenen Grundplatte abstützen. An der Grundplatte ist zusätzlich ein Gummielement festgesetzt, das in die jeweilige Schraubenfeder konzentrisch eingreift und den darin vorgesehenen Notführungszapfen konzentrisch umschließt, sowie daran spielfrei festgesetzt ist. Das Gummielement besteht aus konzentrisch zueinander angeordneten Gummiringelementen, wobei in diese Gummiringelemente jeweils eine Luftkammer eingeformt ist. Die Luftkammern sind axial von beiden Stirnseiten aus in die betreffenden Gummiringelemente eingeformt und liegen in einer gemeinsamen Durchmesserebene. Das Gummielement weist dadurch in radialer Richtung unterschiedliche Federungscharakteristiken auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Radsatzführung eines Drehgestells gemäß dem Oberbegriff des 1. Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche eine Unterstützung der Selbsteinstellung von Radsätzen bei Bogenlauf erreicht wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Anspruchs. Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen umfaßt.
  • Bei einer Ausgestaltung einer Radsatzführung eines Drehgestells gemäß der Erfindung wird durch winkelversetzte Anordnung von Luftkammern im Gummielement eine fliegkraftabhängige Radialeinstellung der Radsätze bei Bogenfahrt erreicht, nachdem die verdrehte Einstellung der Luftkammern in den Gummielementen Vektorkräfte bewirken, welche die Selbsteinstellung der Radsätze unterstützen.
  • Das Gummielement ist vorzugsweise als vorgespanntes, konzentrisch aufgebautes Konuselement ausgeführt, dessen Druck-Vorspannung durch das Eigengewicht des Fahrzeugs erreicht wird und der Konizitätswinkel so gewählt wird, daS in keinem Betriebszustand Zugspannungen im Gummielement auftreten.
  • Das Gummielement ist insbesondere unterhalb der Primärfederung auf- oder z.B. in einem Hohlraum in dem Radsatzlagergehäuse gelagert und mit einem abwärts gerichteten Notführungszapfen des Drehgestellrahmens verbunden.
  • Die Winkellage des Gummielements wird vorteilhafterweise über eine Nut in dessen äußeren Ring und einen schraubbaren Zapfen in einem Hohlraum des Radsatzlagergehäuses fixiert und in dem Hohlraum sind mehrere in der Höhe versetzt angeordnete Gewindebohrungen mit jeweils unterschiedlicher Winkellage vorhanden und ermöglichen eine einfache nachträglich Anpassung an wechselnde Einsatzbedingungen.
  • Die Luftkammern sind insbesondere um einen Winkel zwischen 5° und 60° zur Längsachse des Drehgestells verdreht angeordnet, um bei Bogenfahrt die erwähnten Vektorkräfte bewirken zu können.
  • Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
  • FIG. 1
    eine Teilansicht eines Drehgestells;
    FIG. 2
    eine Druntersich auf die Anordnung der Gummielemente in einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 3
    eine Druntersicht auf die Anordnung der Gummielemente in einer zweiten Ausführungsform.
  • Fig. 1 zeigt ein Drehgestell 1 mit Drehgestellrahmen 2, Radscheibe 3, Radsatzlager 4 und Radsatzlagergehäuse 5. Zwischen dem Radsatzlagergehäuse 5 und dem Drehgestellrahmen 2 sind Schraubenfedern 6 als Primärfederung angeordnet. Die Schraubenfedern 6 stützen sich auf dem Radsatzlagergehäuse 5 auf Grundplatten 11 ab. In passenden Hohlräumen 12 im Radsatzlagergehäuse 5 unterhalb der Grundplatten 11 sind konusförmige Megi-Federn (Gummi-Metall-Federn) 7 fest gelagert. Die Megi-Federn 7 besitzen zentrale Zapfen 9, die durch Bohrungen in den Grundplatten 11 nach oben ragen und mit innerhalb der Schraubenfedern 6 nach unten gerichteten Notführungszapfen 8 des Drehgestellrahmens 2 drehfest verbunden sind. Die Megi-Federn 7 sind geschnitten zur Hälfte um 90° versetzt gezeichnet, so daß teilweise das volle Gummimaterial und teilweise Luftkammern 10 erkennbar sind.
  • Erfindungsgemäß werden die Megi-Federn 7 so angeordnet, wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt. Hier sind außer der Radscheibe 3 und dem Drehgestellrahmen 2 alle oben beschriebenen Elemente des Drehgestells weggelassen. In Fig. 2 sind die Luftkammern 10 der Megi-Federn 7 symmetrisch vorne und hinten in Fahrtrichtung angeordnet, so daß sich in dieser Richtung eine weichere Charakteristik ergibt, als im lateralen Bereich. Eine besonders vorteilhafte Anordnung der Luftkammern 10, insbesondere für Gleisradien unterhalb der Grenze der radialen Selbsteinstellung des Radsatzes, zeigt Fig. 3. Hier sind die Luftkammern 10 um einen Winkel zwischen 5°und 60° zur Längsachse des Drehgestells einwärts zur Fahrtrichtung verdreht eingesetzt. Bei der Bogenfahrt wirken je nach Richtung Fliehkräfte F1 oder F2 auf den Drehgestellrahmen und werden über die Primärfederung und die Megi-Federn 7 gemeinsam auf den Radsatz übertragen. Dabei ergibt die verdrehte Einstellung der Luftkammern der Megi-Federn eine Charakteristik, die in Vektorkräften V1 oder V2 resultiert, die die Selbsteinstellung der Radsätze unterstützt.

Claims (7)

  1. Radsatzführung eines Drehgestells (1), bestehend aus einer einzeln oder paarweise an einem Lagergehäuse (5) eines Radsatzes angeordneten Schraubenfeder (6) oder Primärfederung und einem einzeln oder paarweise angeordneten Gummielement (7), wobei die Führung des Radsatzes durch die Flexicoilwirkung der Schraubenfeder/n (6) sowie die Radialsteifigkeit des Gummielements (7) gemeinsam erfolgt und das Gummielement (7) Unterschiede in Längs- und Quercharakteristik der Führung durch Ausbildung von örtlich angeordneten Luftkammern (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung der Luftkammern (10) im Gummielement (7) in einem vorausberechneten Winkel eine fliegkraftabhängige Radialeinstellung des Radsatzes erreicht wird.
  2. Radsatzführung eines Drehgestells nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummielement (7) als vorgespanntes, konzentrisch aufgebautes Konuselement ausgeführt ist.
  3. Radsatzführung eines Drehgestells nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-Vorspannung des Gummielements (7) durch das Eigengewicht des Fahrzeugs erreicht wird und der Konizitätswinkel so gewählt wird, daß in keinem Betriebszustand Zugspannungen im Gummielement (7) auftreten.
  4. Radsatzführung eines Drehgestells nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummielement (7) unterhalb der Primärfederung auf oder in dem Radsatzlagergehäuse (5), zum Beispiel in einem Hohlraum (12) gelagert und mit einem abwärtsgerichteten Notführungszapfen (8) des Drehgestellrahmens (2) verbunden ist.
  5. Radsatzführung eines Drehgestells nach Anspruch 1 oder einem der Folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellage des Gummielements (7) über eine Nut in dessen äußeren Ring und einem schraubbaren Zapfens in einem Hohlraum (12) im Radsatzlagergehäuse (5) fixiert ist.
  6. Radsatzführung eines Drehgestells nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (12) mehrere in der Höhe versetzt angeordnete Gewindebohrungen mit jeweils unterschiedlicher Winkellage vorhanden sind und damit eine einfache nachträgliche Anpassung an wechselnde Einsatzbedingungen ermöglichen.
  7. Radsatzführung eines Drehgestells nach Anspruch 1 oder einem der Folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammern (10) um einen Winkel zwischen 5 Grad und 60 Grad zur Längsachse des Drehgestells (1) verdreht angeordnet sind.
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