EP1637425A2 - Federungssystem zu einem Drehgestell - Google Patents

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EP1637425A2
EP1637425A2 EP05016057A EP05016057A EP1637425A2 EP 1637425 A2 EP1637425 A2 EP 1637425A2 EP 05016057 A EP05016057 A EP 05016057A EP 05016057 A EP05016057 A EP 05016057A EP 1637425 A2 EP1637425 A2 EP 1637425A2
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EP
European Patent Office
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bogie
springs
horizontal
suspension system
spring
Prior art date
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EP05016057A
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English (en)
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EP1637425B1 (de
EP1637425A3 (de
Inventor
Hansjörg Candrian
Friedrich Fackler
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Josef Meyer Waggon AG
Original Assignee
Josef Meyer Waggon AG
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    • 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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/16—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies
    • B61F5/20—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies with springs allowing transverse movements
    • 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
    • B61F5/305—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes incorporating rubber springs
    • 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
    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames
    • B61F5/526—Bogie frames comprising noise reducing devices

Definitions

  • the present invention relates to a suspension system for a bogie according to the preamble of patent claim 1.
  • bogie is used in professional circles, especially for movably mounted bogies respectively bogies of railway cars, whose traditional construction of steel with axles, wheels, suspension and brakes are equipped. Such bogies carry the body of railway cars. In a classic arrangement, a railway car with two bogies each having two axes equipped. However, it is possible for special railway cars to use a variable number of axles and wheels per bogie. You can use it to increase the authorized payload of a car.
  • the railway has great problems with the noise of the steel wheels running on the iron rails, especially on routes that lead through densely populated areas. For a long time one therefore tried for example To use rubber or plastic between wheel and rail, but always failed due to the high wear and the relatively poor strength of such coverings. Today one uses rubber and plastic between wheel disc and outer wheel ring with good success. However, such constructions are not suitable for use at high speeds and high loads.
  • a bogie By means of vehicle-dynamic simulation calculations, with which the construction is constantly accompanied and controlled, a bogie can be designed, which meets the requirements by rail, gravel bed, curve inclination etc. Longevity, economic efficiency and service friendliness are prerequisites that must always be taken into account in vehicle-dynamic simulation calculations in addition to the physical properties when designing the suspension system. Another difficulty arises from the fact that surveillance plays a central role in new bogies.
  • the bogies are supposed to incorporate sensors for vertical and horizontal acceleration, bearing temperature, load (weight) and brake lining condition. The signals from these sensors are captured and stored for retrieval by the control panel.
  • the Electronic also includes a tracking control to know at any time, where the bogie resp. the freight car is located. This greatly facilitates the work of planning, but again places demands on the designers to meet them. As an important prerequisite, the design was also given the task to build the bogie easier.
  • the present invention now has the object to improve a bogie and the associated suspension system to a bogie of the type mentioned in such a way that the advantages of the known bogies are preserved, which is compact and lightweight, and especially the structure-borne sound is not damped by the wheels transfers to the car body.
  • the bogie should be much quieter with better suspension than its predecessor.
  • a bogie In Fig 1, such a bogie is shown in a perspective view.
  • the most important characteristic is the inner bearing of the wheels 21.
  • the bogie becomes wider at the same track width of the wheels and gives more space for the arrangement of brakes, springs and bearings.
  • the axles In the bogie presented here, the axles end in the wheel. This requires a very compact design of the bogie, which claimed with all components essentially only space between the wheels.
  • this requires new concepts with the aim to achieve better characteristics for driving and transport capacity in less stressed space and less noise emission.
  • a bogie has at least two wheelsets, each consisting of axis 20 and the two wheels 21.
  • the transfer of the loads on the wheels is via a bogie frame, which consists of two longitudinal members 13, two head beams 14 and a cross member 12 ( Figure 3).
  • brake linkage 4 and side sliders 3 are attached on the bogie frame 10 .
  • the latter serve the additional lateral support of the car body.
  • Longitudinal member 13 and cross member 12 are firmly connected.
  • the horizontal springs 17 give the axle 20 and thus the wheels 21 a certain elastic play. This game is necessary so that the shape of the rail and the wheel ring running thereon can produce the desired stabilizing effect when driving straight ahead.
  • a primary spring 16 (Fig 6 and Fig 7).
  • the primary spring 16 absorbs all vertical impacts transmitted by the rails via the wheels and wheel bearings. It consists of two base plates 35 (Fig 7). Two to five rubber layers 36 are sandwiched between these base plates. In the rubber layers 36 intermediate plates 37 are vulcanized. This design was chosen to give the "package" that the primary spring 16 forms a greater hardness against lateral forces to lend.
  • a pipe construction 30 fulfills various tasks. Especially by means of this design presented here, a lot of space could be saved, which meets the desire of the compact design.
  • Each wheel bearing 22 is flexibly guided by a pair of such pipe structures 30.
  • Immediately and firmly connected to each wheel bearing 22 are two stop bushes 32 (Fig 8).
  • the horizontal spring 17 is mounted and connected to the wheel bearing 22.
  • the horizontal spring 17 is guided by the fixed to the longitudinal member 13 of the bogie retaining bolts 31. With the stop bushing 32 and the retaining pin 31 crushing the horizontal spring is avoided.
  • These two parts touch each other metallically long before the horizontal spring 17 is pressed together. This is especially important when driving on wheel chocks, but then act large horizontal forces on the construction, which could easily damage a rubber spring.
  • the horizontal springs 17 take little force, these must be absorbed mainly by the primary springs 16.
  • the tubular structure 30 also serves to secure the axles 20 and wheels 21 if the carriage body is raised.
  • the fixed to the bogie frame on the longitudinal member 13 retaining pin 31 moves when lifting the car body ( Figure 8) upwards.
  • the horizontal spring 17 is then subjected to deformation in the vertical direction until the safety disc 33 abuts against the stop bush 32.
  • each wheel bearing 22 is sufficiently cushioned.
  • the bogie is indeed very well sprung and the wheels are guided properly, the bogie but against the car body in the fulcrum still transfers forces and shocks that affect the Spring system adversely affect.
  • the secondary spring 11 (FIG. 6) in the rotary pan 6, prolongs the life of the horizontal spring 17 and the primary spring 16. This takes over, in that it is arranged in the pivot point of the bogie directly damping effect between the car body and bogie (Fig 6 and Fig 9).
  • the rotary pan 6 (FIG. 9) in the center of the bogie is connected to the bogie via the cross member 12.
  • the annular secondary spring 11 is seated directly on the cross member 12 via an upper ring 40, a lower pivot bearing 41 is supported on the secondary spring 11 from. From just this ring 40, the turntable is also held laterally.
  • the lower pivot bearing 41 is rotatably mounted rotatably connected to the carriage body upper rotary cup bearing 42.
  • a plastic insert 43 is mounted between these per se in a form-fitting nested parts. The lifting of the car body from the bogie is prevented by the central safety bolt 45.
  • the wear-dependent maintenance and thus the use of an event-dependent maintenance concept can be achieved by 22 multifunctional encoders are integrated in the wheel bearings.
  • a diagnostic system based on decades of railway operator experience provides condition-based maintenance for these light and low-noise bogies.
  • the data is transmitted via wireless telephony, which allows the centralized diagnostic system to detect and analyze the condition of all components throughout the life cycle.
  • suitable "onboard diagnostic system” allows.

Abstract

Es wird ein Federungssystem zu einem Drehgestell vorgestellt, in dem die Radlager (22) innerhalb der Räder (21) angeordnet sind und die Achsen (20) nicht über die Räder (21) auskragen, so dass der aus einem Querträger (12), zwei Längsträgern (13) und zwei Kopfträgern (14) bestehende Drehgestellrahmen mit jeweils mindestens zwei Radsätzen (2) eine kompakte Einheit bildet, wobei die Radlager (22) kreuzweise über ein Kreuzgestänge (5) miteinander verbunden sind, und wobei jedes Drehgestell mindestens acht Horizontalfedern (17), mindestens acht Stossdämpfer (18), mindestens vier Primärfedern (16) und mindestens eine Sekundärfeder (11) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federungssystem zu einem Drehgestell gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Den Begriff "Drehgestell" verwendet man in Fachkreisen vor allem für beweglich gelagerte Fahrwerke respektive Drehgestelle von Eisenbahnwagen, deren traditionelle Konstruktion aus Stahl mit Achsen, Rädern, Federung und Bremsen ausgerüstet sind. Solche Drehgestelle tragen den Körper von Eisenbahnwagen. In klassischer Anordnung wird ein Eisenbahnwagen mit zwei Drehgestellen die je zwei Achsen aufweisen ausgerüstet. Es ist jedoch möglich für spezielle Eisenbahnwagen eine variable Zahl von Achsen und Rädern pro Drehgestell einzusetzen. Man kann damit die zugelassene Traglast eines Wagens erhöhen.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Drehgestelle immer zwischen zwei Wagenkörpern angeordnet sind. Die Zugskomposition ist für eine solche Anordnung nicht mehr schnell zu ändern, jedoch benötigt man weniger Drehgestelle pro Zugskomposition. Für Personenzüge die einer relativ kleinen Gewichtsbelastung ausgesetzt sind, oder für Bahnen die in Bezug auf Zugskompositionen keine Flexibilität erfordern, ist dies ein durchaus vorteilhaftes Konzept.
  • Die Eisenbahn hat insbesondere auf Routen die durch dicht besiedeltes Gebiet führen, grosse Probleme mit den Lärmemissionen der auf den Eisenschienen laufenden Stahlräder. Schon lange versuchte man deswegen z.B. Gummi oder Kunststoff zwischen Radring und Schiene einzusetzen, scheiterte aber immer am hohen Verschleiss und der relativ schlechten Festigkeit die solche Beläge . Heute setzt man mit gutem Erfolg Gummi und Kunststoff zwischen Radscheibe und äusserem Radring ein. Für den Einsatz mit hohen Geschwindigkeiten und grosse Lasten eignen sich solche Konstruktionen allerdings nicht.
  • Studien haben gezeigt, dass die Erzeugung des Lärms am Rad der wesentliche Faktor für die Lärmbelastung darstellt. Wird der Radkranz richtig bearbeitet, erzeugt das Rad weniger Lärm. Grosse Fortschritte wurden mit Scheibenbremsen oder mit Bremsklötzen aus Kunststoff anstelle von Grauguss erzielt. Sobald die Auflagefläche des Rades rund bleibt und seine Oberfläche fein ist, erzeugt das Laufen auf der Schiene weniger Lärm.
  • Für die Lärmbelästigung sind aber auch die Übertragungen des Körperschalls über Geleise, Gleisbett in den Boden, sowie über die Räder und Drehgestelle auf den Wagenkörper verantwortlich. Gerade bei Kesselwagen ist das Resonanzpotential des leeren Kessels enorm.
  • Mittels fahrzeugdynamischen Simulationsrechnungen, mit denen die Konstruktion ständig begleitet und kontrolliert wird, kann ein Drehgestell entworfen werden, welches den Anforderungen durch Schiene, Schotterbett, Kurvenneigung etc. gerecht wird. Langlebigkeit, Wirtschaftlichkeit und Service-freundichkeit sind Voraussetzungen, die bei den fahrzeugdynamischen Simulationsrechnungen neben den physikalischen Eigenschaften beim Entwurf des Federungssystemes stets berücksichtigt werden müssen. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich durch den Umstand, dass in neuen Drehgestellen die Überwachung eine zentrale Rolle spielt. Im Drehgestell sollen nämlich Sensoren für die Beschleunigungen in vertikaler und horizontaler Richtung, für die Lagertemperatur, die Beladung (Gewicht) und den Bremsbelagszustand eingebaut werden. Die Signale dieser Sensoren werden erfasst und gespeichert, um von der Zentrale abgerufen zu werden. Die Elektronik umfasst ebenfalls eine Ortungskontrolle, um jederzeit zu wissen, wo sich das Drehgestell resp. der Güterwagen befindet. Dies erleichtert die Arbeit für die Planung gewaltig, stellt aber an die Konstrukteure wiederum Anforderungen, denen sie gerecht werden müssen. Als wichtige Voraussetzung wurde der Konstruktion auch die Aufgabe gegeben, das Drehgestell leichter zu bauen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe ein Drehgestell und das zugehörige Federungssystem zu einem Drehgestell der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Vorteile der bekannten Drehgestelle erhalten bleiben, das kompakt und leicht ist, und vor allem den Körperschall nicht ungedämpft von den Rädern auf den Wagenkörper überträgt. Das Drehgestell soll bei besserer Federung deutlich leiser sein als seine Vorgänger.
  • Diese Aufgabe löst ein Federungssystem zu einem Drehgestell mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere erfindungsgemässe Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
  • In der Zeichnung zeigt:
    • Fig 1
    Drehgestell
    Fig 2
    Teile eines Drehgestelles
    Fig 3
    Unteransicht eines Drehgestelles
    Fig 4
    Teilansicht Primär- und Horizontalfeder
    Fig 5
    Teilansicht des ganzen Federungssystemes
    Fig 6
    Schnitt durch die Komponenten des Federungssysemes
    Fig 7
    Schnitt durch eine Primärfeder
    Fig 8
    Schnitt durch eine Horizontalfeder
    Fig 9
    Schnitt durch eine Sekundärfeder
  • Die Figuren stellen bevorzugte beispielhafte Ausführungsvorschläge dar, welche in der nachfolgenden Beschreibung als Beispiele erläutert werden.
  • In Fig 1 wird ein derartiges Drehgestell in perspektivischer Darstellung gezeigt. Wichtigstes Kennzeichen ist die Innenlagerung der Räder 21. Im klassischen Eisenbahnbau, im speziellen bei Drehgestellen für Güterwagen, also für schwere Lasten lässt man die Achsen über die Räder auskragen. In dem man "um die Radsätze herum" baut, wird bei gleicher Spurbreite der Räder das Drehgestell breiter und man erhält mehr Platz zur Anordnung von Bremsen, Federn und Lagerung. Im hier vorgestellten Drehgestell, enden die Achsen im Rad. Dies erfordert eine sehr kompakte Bauweise des Drehgestells, das mit allen Komponenten im wesentlichen nur Platz zwischen den Rädern beansprucht. Insbesondere für die Anordnung und Auslegung der Bremsen, Achslager und Federsystem erfordert dies neue Konzepte mit dem Ziel, bei weniger beanspruchtem Raum und weniger Lärmemission bessere Eigenschaften für Fahrbetrieb und Transportkapazität zu erreichen.
  • Ein Drehgestell weist mindestens zwei Radsätze auf, die jeweils aus Achse 20 und den beiden Rädern 21 bestehen. Die Übertragung der Lasten auf die Räder geht über einen Drehgestellrahmen, der aus zwei Längsträgern 13, zwei Kopfträgern 14 und einem Querträger 12 (Fig 3) besteht. Am Drehgestellrahmen 10 sind Bremsgestänge 4 und seitliche Gleitstücke 3 befestigt. Letztere dienen der zusätzlichen seitlichen Abstützung des Wagenkörpers. Längsträger 13 und Querträger 12 sind fest miteinander verbunden. Die Horizontalfedern 17 geben der Achse 20 und damit den Rädern 21 ein gewisses elastische Spiel. Dieses Spiel ist notwendig, damit der durch die Form der Schiene und dem darauf laufenden Radring den erwünschten Stabilisierungseffekt bei Geradeausfahrt erzeugen kann. Dieses Spiel ermöglicht durch die Beweglichkeit der Achsen und Räder auch dadurch eine bessere Kurvengängigkeit, dass sich die Achsen in der Kurvenfahrt in die Richtung des Radius einstellen können. Dies vermeidet das von Trams und alten Wagen bestens bekannte "Kurvenkreischen. Durch ein sogenanntes Kreuzgestänge 5 werden die beiden Radsätze in dieser Bewegung noch gegenseitig unterstützt.
  • In diesem kompakt angeordneten Drehgestellrahmen 10 und neben den Radlagern 22 und mit diesen eine Einheit bildend ist das Federungssystem untergebracht. In früheren konventionellen Konstruktionen hatte man viel Platz in- und ausserhalb der Räder. Das Drehgestell war wie oben beschrieben breiter. Im Sinne der Aufgabe wird neu alles innerhalb der Räder angeordnet werden.
  • Man hätte wie konventionell üblich die Federn mit ihren Federkonstanten einzeln auslegen können. Dies hätte zur Folge, dass die Federn nicht optimal aufeinander abgestimmt und dadurch eher überdimensioniert wären. Man wäre auf diese Art auf halbem Weg der Optimierungsbestrebungen stehen geblieben, ja man hätte evtl. die geforderten Traglasten, Fahreigenschaften und Beschleunigungsabsorptionen nicht erreichen können. Die engen Platzverhältnisse, die Wahl des Federsystems und die hohen Anforderungen machten den Einsatz einer fahrzeugdynamischen Simulationsrechnung nötig. Diese wurde der Konstruktion begleitend zur Verfügung gestellt. Es zeigte sich, dass die Aufgaben der Abfederung und der Lärmübertragung durch getrennt wirkende, aber aufeinander gut abgestimmte Federn in kompakter Bauweise die Forderungen erfüllen kann.
  • Um die Lärmentwicklung zu reduzieren, werden Gummifedern eingesetzt. Diese übertragen gegenüber Stahlfedern viel weniger Körperschall, sind aber weniger widerstandsfähig gegen grosse Überlastungen und quer einwirkende Kräfte. Die Anforderungen an die Qualität der Gummifedern dieser Art ist deshalb sehr hoch. Nicht genug damit, man muss noch zusätzliche Sicherheiten einbauen. Zur Entwicklung dieser Federn war die Zusammenarbeit zwischen dem Hersteller des Drehgestells und den Herstellern der Gummifedern von entscheidender Bedeutung. Ohne die Begleitung durch die fahrzeugdynamische Simulationsrechnung wäre die ganze Entwicklung sehr viel aufwändiger und unter Umständen nicht realisierbar gewesen. Bei einigen Konstruktionen werden die vertikalen und die horizontalen Kräfte in Spiralfedernpaketen gleichzeitig aufgefangen. Beim Einsatz von Gummifedern bedarf es einer ganzen Reihe von Überlegungen und Weiterentwicklungen, um allen diesen Anforderungen zu genügen und das Drehgestell trotzdem nicht mit unnötigem Gewicht zu belasten.
  • Unmittelbar oberhalb der Radlager 22 befindet sich jeweils eine Primärfeder 16 (Fig 6 und Fig 7). Pro Drehgestell übernehmen vier dieser Primärfedern 16 das gesamte Gewicht das vom Drehgestell zu tragen ist. Vor allem nimmt die Primärfeder 16 alle vertikalen Schläge, ,die von den Schienen über die Räder und Radlager weitergeleitet werden auf. Sie besteht aus zwei Basisplatten 35 (Fig 7). Zwischen diesen Basisplatten werden in Sandwichbauweise zwei bis fünf Gummilagen 36 eingebaut. In die Gummilagen 36 werden Zwischenplatten 37 einvulkanisiert. Diese Konstruktion wurde gewählt, um dem "Paket" das die Primärfeder 16 bildet eine grössere Härte gegen seitliche Kräfte zu verleihen.
  • Spezielle Aufmerksamkeit wurde der Unterbringung der Umgebung der Horizontalfeder 17 gewidmet (Fig 8). Eine Rohrkonstruktion 30 erfüllt verschiedene Aufgaben. Vor allem mittels dieser hier vorgestellte Konstruktion konnte viel Platz gespart werden, was dem Wunsch der kompakten Bauweise entgegen kommt. Jedes Radlager 22 wird von einem Paar solcher Rohrkonstruktionen 30 flexibel geführt. Unmittelbar und fest mit jedem Radlager 22 verbunden sind jeweils zwei Anschlagbuchsen 32 (Fig 8). In diesen Anschlagbuchsen 32 ist die Horizontalfeder 17 gelagert und so mit dem Radlager 22 verbunden. Zentral wird die Horizontalfeder 17 durch die mit dem Längsträger 13 des Drehgestells fest verbundene Haltebolzen 31 geführt. Mit der Anschlagbuchse 32 und dem Haltebolzen 31 wird das Zerquetschen der Horizontalfeder vermieden. Diese beiden Teile berühren sich metallisch lange bevor die Horizontalfeder 17 total zusammen gedrückt wird. Dies ist vor allem beim Auffahren auf Radkeile wichtig, wirken doch dann grosse horizontale Kräfte auf die Konstruktion ein, die eine Gummifeder ohne weiteres beschädigen könnten.
  • Vertikal übernehmen die Horizontalfedern 17 wenig Kraft, diese muss vor allem von den Primärfedern 16 aufgenommen werden. Jedoch dient die Rohrkonstruktion 30 ebenso der Sicherung der Achsen 20 und Räder 21 falls der Wagenkörper angehoben wird. Der mit dem Drehgestellrahmen über den Längsträger 13 fest verbundene Haltebolzen 31 bewegt sich bei anheben des Wagenkörpers (Fig 8) nach oben. Die Horizontalfeder 17 wird dann in vertikaler Richtung einer Verformung unterworfen, bis die Sicherheitsscheibe 33 an der Anschlagbuchse 32 ansteht.
  • Mit zwei Horizontalfedern 17 und einer Primärfeder 16 ist jedes Radlager 22 genügend abgefedert. Bei der Auslegung dieses Federsystems mit modernsten Mitteln der fahrzeugdynamischen Simulationsrechnung stellte man fest, dass das Drehgestell zwar in sich sehr gut gefedert ist und die Räder zweckmässig geführt sind, das Drehgestell aber gegenüber dem Wagenkörper im Drehpunkt dennoch Kräfte und Schläge überträgt, die sich auf das Federsystem nachteilig auswirken. Man erkannte, dass der Einsatz einer weiteren Feder, der Sekundärfeder 11 (Fig 6) im Drehpfanne 6 die Lebensdauer der Horizontalfeder 17 und der Primärfeder 16 verlängert. Diese übernimmt, dadurch dass sie im Drehpunkt des Drehgestells angeordnet ist eine direkt dämpfende Wirkung zwischen Wagenkörper und Drehgestell (Fig 6 und Fig 9).
  • Das Drehpfanne 6 (Fig 9) im Zentrum des Drehgestells ist mit dem Drehgestell über den Querträger 12 verbunden. Die ringförmige Sekundärfeder 11 sitzt direkt auf dem Querträger 12. Über einen oberen Ring 40 stützt sich ein unteres Drehpfannenlager 41 auf der Sekundärfeder 11 ab. Von eben diesem Ring 40 wird die Drehpfanne auch seitlich gehalten. Im unteren Drehpfannenlager 41 ist kugelig drehbar ein mit dem Wagenkörper fest verbundenes oberes Drehpfannenlager 42 gelagert. Um eine Bewegung des oberen Drehpfannenlagers 42 im unteren Drehpfannenlager 41 zu erleichtern und eine Blockade durch Anfressen zu vermeiden, wird zwischen diese an sich formschlüssig ineinander liegenden Teile eine Kunststoffeinlage 43 angebracht. Das Abheben des Wagenkörpers vom Drehgestell wird durch den zentralen Sicherheitsbolzen 45 verhindert.
  • Um die natürlichen Federresonanzen des Federsystems zu eliminieren oder zumindest zu dämpfen werden jedem Radlager 22 noch zwei Stossdämpfer 18 (Fig 5) zugefügt.
  • Die verschleissabhängige Wartung und damit den Einsatz einer ereignisabhängiges Wartungskonzeptes erreicht man, indem in den Radlagern 22 multifunktionale Geber integriert werden. Ein Diagnosesystem, das auf den Jahrzehnte langen Erfahrungen der Eisenbahnbetreiber basiert, dient der zustandsabhängigen Instandhaltung für diese leichten und lärmarmen Drehgestelle. Die Daten werden über drahtlose Telephonie übermittelt, mit welchen das in einer Zentrale untergebrachte Diagnosesystem den Zustand sämtlicher Komponenten über den ganzen Lebenszyklus erfasst und analysiertwerden können. Damit wird mit diesem Drehgestell ein für höchste Sicherheit mit guter Wirtschaftlichkeit geeignetes "Onboard-Diagnosesystem" ermöglicht. Gerade für Güterzüge eine unabdingbare Forderung, will man die Zuge mit hoher Geschwindigkeit betreiben.
  • Für Überwachung und Kontrolle durch die zentrale Logistik der modernen Eisenbahnen sind ebenfalls Positionssender eingebaut, mit deren Hilfe jederzeit über GPS der Standort des Drehgestells und damit des Wagens ermittelt werden kann. Ein immenser Vorteil der es zulässt, Rollmaterial und ganze Zugskompositionen, zentral und computergesteuert sowie wirtschaftlich einzusetzen.
    1 Drehgestell
    2 Radsatz
    3 Gleitstücke (zwischen Wagenkörper und Drehgestell zusätzliche Dämpfung beim Verdrehen des Drehgestelles)
    4 Bremsgestänge
    5 Kreuzgestänge (Stange mit / Stange ohne Durchbruch)
    6 Drehpfanne
    10 Drehgestellrahmen
    11 Sekundärfeder
    12 Querträger
    13 Längsträger
    14 Kopfträger
    15
    16 Primärfeder
    17 Horizontalfeder
    18 Stossdämpfer
    19
    20 Achse
    21 Rad
    22 Radlager
    30 Rohrkonstruktion (Horizontalfeder)
    31 Haltebolzen (Horizontalfeder)
    32 Anschlagbuchse (Horizontalfeder)
    33 Sicherheitsscheibe (Horizontalfeder
    34 Schraube
    35 Basisplatten (Primärfeder)
    36 Gummilagen (Primärfeder)
    37 Zwischenplatte (Primärfeder)
    40 Ring (Sekundärfeder)
    41 Unteres Drehpfannenlager (Sekundärfeder)
    42 Oberes Drehpfannenlager (Sekundärfeder)
    43 Kunststoffeinlage (Sekundärfeder)
    44 Sicherheitsring (Sekundärfeder)
    45 Sicherheitsbolzen (Sekundärfeder)

Claims (8)

  1. Federungssystem zu einem Drehgestell, in dem die Radlager (22) innerhalb der Räder (21) angeordnet sind und die Achsen (20) nicht über die Räder (21) auskragen, so dass der aus einem Querträger (12), zwei Längsträgern (13) und zwei Kopfträgern (14) bestehende Drehgestellrahmen mit jeweils mindestens zwei Radsätzen (2) eine kompakte Einheit bildet, wobei die Radlager (22) kreuzweise über ein Kreuzgestänge (5) miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass jedes Drehgestell mindestens acht Horizontalfedern (17), mindestens acht Stossdämpfer (18), mindestens vier Primärfedern (16) und mindestens eine Sekundärfeder (11) aufweist, wobei tragenden Teile (12 13 14), Federn (11 16 17) und Stossdämpfer (18) mittels fahrzeugdynamischen Simulationsrechnungen aufeinander abgestimmt sind, so dass das Drehgestell ein genau spezifiziertes und fertig konzipiertes Bauteil für die Konstruktion von Güterwagen ist.
  2. Federungssystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine multifunktionale Rohrkonstruktion (30) bestehend aus Anschlagbuchsen (32), Horizontalfedern (17) und Haltebolzen (31) eine kompakte Einheit bildet.
  3. Federungssystem gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbuchsen (32) und die Haltebolzen (31) derart ausgebildet sind, dass sie den horizontalen Weg der Horizontalfeder (17) mittels metallischem Anschlag begrenzen.
  4. Federungssystem gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbuchsen (32) und die Haltebolzen (31) derart ausgebildet sind, dass sie den vertikalen Weg der Horizontalfeder (17) mittels metallischem Anschlag begrenzen.
  5. Federungssystem gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Horizontalfedern (17) in den Anschlagbuchsen (32) eingepresst sind,
    wobei jeweils zwei zentrale Anschlagbuchsen (32) mit einem Radlager (22) fest verbunden sind.
  6. Federungssystem gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalfeder (17) auf dem Haltebolzen (31) gehalten ist, welcher mit dem Drehgestell fest verbunden ist.
  7. Federungssystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Horizontalfedern (17), Primärfedern (16) und Sekundärfeder (11) aus elastischem Gummi gefertigt sind.
  8. Federungssystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Horizontalfedern (17), Primärfedern (16) und Sekundärfeder (11) aus elastischem Kunststoff gefertigt sind.
EP05016057A 2004-09-18 2005-07-23 Drehgestell mit einem Federungssystem Not-in-force EP1637425B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH15302004 2004-09-18

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