EP2991883A1 - Radsatzlagerung für den radsatz eines schienenfahrzeugs mit innengelagertem drehgestell - Google Patents

Radsatzlagerung für den radsatz eines schienenfahrzeugs mit innengelagertem drehgestell

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EP2991883A1
EP2991883A1 EP14721277.3A EP14721277A EP2991883A1 EP 2991883 A1 EP2991883 A1 EP 2991883A1 EP 14721277 A EP14721277 A EP 14721277A EP 2991883 A1 EP2991883 A1 EP 2991883A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheelset
torsion spring
bearing
bogie
internally mounted
Prior art date
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Granted
Application number
EP14721277.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2991883B1 (de
Inventor
David KREUZWEGER
Christian KÜTER
Martin Teichmann
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Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2991883A1 publication Critical patent/EP2991883A1/de
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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
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/20—Details
    • 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
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes

Definitions

  • the invention relates to a Radsatzlagerung for the wheelset of a rail vehicle with internally mounted bogie, comprising
  • Bearing housings are inside the wheels when mounted
  • a wheel set for rail vehicles consists of the
  • Wheelset and the two wheel discs or wheels can also brake discs or
  • the wheelset is stored in the bogie by the wheelset bearing.
  • railway vehicles are the two wheels of a wheelset usually connected to the shaft because of the sinusoidal rotation and rotate together. Therefore one speaks here of wheelset and accordingly from Radsatzlagerung.
  • the wheelset bearings guide the wheelset laterally in the bogie and also transmit longitudinal forces when the wheelset is driven or braked.
  • the wheelset bearing is usually designed as a rolling bearing, which sits in the wheelset bearing housing and receives the wheelset.
  • the car body In rail vehicles - but also in other vehicles - the car body is usually resiliently mounted relative to the wheelsets on one or more spring stages.
  • Anti-roll devices used in the form of so-called roll stabilizers Their task is the rolling movement of the
  • Running or running gear is the part of a rail vehicle with which the vehicle travels on the rails and is guided.
  • a drive with two or more arranged in a frame wheelsets is called.
  • Such roll stabilizers are known in various hydraulic or purely mechanical embodiments. Often, a transverse to the vehicle longitudinal direction extending torsion, which is also referred to as a torsion bar or torsion spring, is used, as it is known for example from DE 198 19412 Cl.
  • Vehicle longitudinal axis rotatably mounted levers extending in the vehicle longitudinal direction. These levers are in turn connected to links or push rods, which are arranged kinematically parallel to the spring means of the vehicle.
  • links or push rods which are arranged kinematically parallel to the spring means of the vehicle.
  • the torsion wave is thus subjected to a torsional moment which, depending on its torsional stiffness, is compensated at a specific torsion angle by a counter-torque resulting from its elastic deformation and thus prevents further rolling movement.
  • the anti-roll device d. H. between a chassis frame and the car body act.
  • the anti-roll device can also be used in the primary stage, d. H. between the wheel units and one
  • Chassis frame as in DE 19819412 Cl. Interior mounted bogies where the axle bearings and the
  • Roll stabilization is the installation of a primary roll stabilizer - with torsion springs, levers, tension push rods and a bearing for the torsion spring on the bogie frame - even with internally mounted bogies between the wheels, as just shown in DE 19819412 Cl.
  • roll stabilizers provide with the various components and with the storage on
  • Using a torsion spring has a technically simple roll stabilization for the wheelsets.
  • the Radsatzlagerung invention for the wheelset of a rail vehicle with internally mounted bogie includes
  • the torsion spring is so rigid and thus rotatably connected to the two bearing housings, while conventional torsion springs via levers and joints with the bearing housings and thus at least at their ends rotatable with the
  • Bearing housings are connected.
  • the inventive storage of the torsion spring takes place exclusively via the connection to the wheelset bearing housing, briefly referred to as the bearing housing instead.
  • the wheelset so the connection and power transmission of Radsatzlagerung invention to the
  • Bogie frame can do so in many ways
  • Coupling elements for example sockets or handlebars
  • a common and advantageous embodiment is the so-called rocker, in which the wheelset bearing housing is pivotally connected via a Radsatz Insertsbuchse with the bogie frame.
  • the wheelset housings may also have extensions facing away from the wheel axle and the torsion spring may be attached to these extensions.
  • the wheel axle is the one
  • the central portion of the torsion spring is usually arranged at a distance from and parallel to the wheel axle.
  • Twist is small.
  • the middle section of the Torsion spring is arranged closer to this connection line than in the wheel axle and / or that the central portion of the torsion spring has approximately the same radial distance from the wheel axle as the connecting line.
  • the ends of the torsion spring are torsionally rigid and free of play connected to the bearing housings.
  • a particularly simple embodiment provides that the torsion spring is manufactured in one piece and is directly connected to a respective bearing housing, that is made of one piece of a particular material. Their two ends are then deviating from the longitudinal direction of the torsion spring, so that they can be connected to the bearing housings and thus can build up the torsional moment with different deflection of the two sides.
  • the torsion spring be formed central portion of the torsion spring.
  • a straight metal rod is given the desired shape by bending at a location near its ends.
  • the middle portion of the torsion spring is usually longer than a bent end.
  • the roll stabilizer can also be made of several parts, by at the ends of the torsion spring are firmly joined to the torsion spring and enclose an angle with the longitudinal direction of the torsion spring .
  • the lever with the torsion spring ie the central region of the roll stabilizer, be positively or positively connected.
  • the torsion spring is in this embodiment usually be formed straight over the entire length.
  • the torsion spring and, where appropriate, the lever for fixing the torsion spring to the Bearing housings are manufactured by various manufacturing processes, such as milling, welding, casting or forging.
  • various manufacturing processes such as milling, welding, casting or forging.
  • a multi-part roll stabilizer consisting for example of a torsion spring and levers, several different manufacturing processes can be used.
  • a simple embodiment of the invention provides that at least (namely in the one-piece torsion spring), the central portion of the torsion spring is rod-shaped. That is, the central portion is straight, has the same cross-section over its length, approximately circular, and its length is a multiple of its diameter.
  • Torsion spring is usually made of spring steel in this simple form.
  • the entire torsion spring will be rod-shaped.
  • the torsion spring can also take on additional functions in addition to the roll stabilization, such as. serve as a carrier for one or more brake actuators.
  • brake actuators For example, on the torsion spring, Fixed caliper brakes, which can then be brought in the assembled state (with wheelset) with brake discs on the wheelset engaged.
  • the wheelset bearing according to the invention is provided with a wheel set, then one or more brake disks can be fastened correspondingly on the wheelset shaft.
  • a wheelset bearing according to the invention is installed with a wheel set in an internally mounted bogie, then it can be provided that the bearing housing has a
  • Wheel set guide bush is pivotally connected to the bogie frame while between bogie frame and
  • Torsion spring no direct connection exists. This makes a difference to roll stabilizers from the prior Technology is because there the torsion spring is usually connected via a rotary connection with the bogie frame.
  • the middle part of the torsion spring can be arranged parallel to the wheel axis in the vicinity of the connecting line between the two Radsatz Equipmentsbuchsen.
  • a variant of the invention is that in each Radsatz operationssbuchse a bearing for connection to the frame of the bogie is provided, wherein the axes of rotation of the bearing at an angle with the central portion of the
  • Torsion springs are usually arranged in a vertical plane (ie a plane normal to the axis of the torsion spring) parallel to each other. If now the the vertical plane (ie a plane normal to the axis of the torsion spring) parallel to each other. If now the the vertical plane (ie a plane normal to the axis of the torsion spring) parallel to each other. If now the the vertical plane (ie a plane normal to the axis of the torsion spring) parallel to each other.
  • Torsion spring opposite ends of the train push rods are moved outward, include the train push rods - seen in the transverse direction - with the vertical angle. In a transverse movement of the car of the rail vehicle, this leads to a stiffer supporting the car and thus the rolling motion is reduced.
  • the inclination of the bearing axes causes that in a transverse movement of the carriage, which is indeed mounted on the bogie, a rotational movement is induced in the bearings, which does not lead to a perceptible rotation, but merely biases the torsion spring. This results in an increase in the stiffness of the torsion spring.
  • Wankstabilisators as a carrier for brake actuators can be used.
  • Wheel set is when an inventive
  • the invention uses the principle of primary
  • the system according to the invention is thus lighter and more compact. If the structure of the torsion spring offers appropriate connection points, this can also have additional functions such as the connection of
  • Brake actuators caliper brakes
  • caliper brakes caliper brakes
  • the inventive Radsatzlagerung is not limited to one per chassis or bogie. There may be several such Radsatzlagerungen, usually two, per chassis.
  • FIG. 2 is a Radsatzlagerung of FIG. 1 seen in perspective from below,
  • FIG. 3 is a plan view of an alternative wheelset bearing with brake actuators in a perspective view seen from above
  • 1 is a perspective view from below, with inclined bearings for connection to the bogie frame
  • FIG. 5 is a side view of a Radsatzlagerung of FIG .. 4
  • Fig. 1 is a bogie frame 8 with two
  • Radsatzlagerache invention shown, wherein the front right wheel 3 is shown detached to the
  • the bearing housing 7 has an arm which carries spring 5 and damper 6, as well as on the opposite
  • the wheel set shaft 2 here has four brake disks 9 arranged in two pairs.
  • the associated brake actuators 10 are on
  • Bogie frame 8 mounted.
  • the wheelset bearing which surrounds the wheelset shaft at their ends and is mounted in the bearing housing 7, is not visible here.
  • Bearing housings 7 are connected to the torsion spring 1.
  • Fig. 2 only the wheelset, consisting of two wheels 3 and the wheelset shaft 2 connecting them, and the two Bearing housing 7 shown in FIG. 1.
  • the wheelset shaft 2 is mounted in the wheelset bearings 11.
  • the torsion spring 1 On the underside of the arm, where the wheel set guide bush 4, which is pressed into the bearing housing 11, is provided, the torsion spring 1 is fixed.
  • the torsion spring 1 is here rod-shaped with a round cross-section, the two ends are bent by about 90 °, so that the ends coincide with the two arms of the bearing housing 7. The ends are firmly connected to the bearing housing 7 here.
  • Torsion spring 1 is parallel and close to the connection between the two Radsatz Equipmentsbuchsen 4 and in a plane normal to the direction of travel.
  • Fig. 3 is an alternative embodiment of a
  • Torsion spring 12 shown, which is straight and directly connected to the bearing housing 7.
  • Torsion spring 12 is seen in the direction of travel wider than high, on its upper side caliper brakes 10 are fixed, which with the associated pairs of brake discs.
  • the torsion spring 12 is here approximately in a horizontal plane with the wheelset shaft 2, seen in the direction of travel, the torsion spring is largely within the
  • Radsatz enclosuresbuchsen 4 a bearing 13 for connection to the frame 8 (see Fig. 1) of the bogie provided.
  • the axes of rotation 14 of the bearing 13 make an angle with the longitudinal axis of the central portion of the torsion spring 1, they are inclined relative to these (or the horizontal) within the bearing housing 7 downwards.
  • the angles are the same size for the two bearings 13 of the same wheel and symmetrical to the longitudinal center plane of the frame 8 of the
  • the angle is usually a few degrees and can be approximately in the range up to 20 °.
  • the bearings 13 may be formed as a support or swingarm bearings. The bearing 13 makes it possible for the wheelset guide bush 4 (and thus the bearing housing 7) to rotate about the axis of rotation 14 of the bearing 13. At camp 13 attacks
  • a rocker which is part of the frame of the bogie 8 and thus is rigidly connected at its other end to the frame 8 of the bogie.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radsatzlagerung, für den Radsatz (2, 3) eines Schienenfahrzeugs mit innengelagertem Drehgestell, umfassend je ein Lagergehäuse (7) pro Seite des Radsatzes (2, 3), welches das Radsatzlager (11) für den Radsatz umgibt, wobei Radsatzlager (11) und Lagergehäuse (7) im montierten Zustand innerhalb der Räder (3) liegen, eine als Wankstabilisator dienende Torsionsfeder (1), die mit dem Lagergehäuse verbunden ist. Um eine technisch möglichst einfache Wankstabilisierung für die Radsätze zu realisieren, ist vorgesehen, dass die Torsionsfeder (1) an ihren beiden Enden starr - ohne Zwischenschaltung von Zug-Druckstangen - mit je einem Lagergehäuse (7) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Radsatzlagerung für den Radsatz eines Schienenfahrzeugs mit innengelagertem Drehgestell
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Radsatzlagerung für den Radsatz eines Schienenfahrzeugs mit innengelagertem Drehgestell, umfassend
- je ein Lagergehäuse pro Seite des Radsatzes, welches das Radsatzlager für ein Rad umgibt, wobei Radsatzlager und
Lagergehäuse im montierten Zustand innerhalb der Räder liegen,
- eine als Wankstabilisator dienende Torsionsfeder, die mit dem Lagergehäuse verbunden ist.
Ein Radsatz bei Schienenfahrzeugen besteht aus der
Radsatzwelle und den beiden Radscheiben oder Rädern. Auf der Radsatzwelle können auch Bremsscheiben oder
Antriebskomponenten montiert sein. Der Radsatz wird durch die Radsatzlagerung im Drehgestell gelagert. Bei
Eisenbahnfahrzeugen sind die beiden Räder eines Radsatzes wegen des Sinuslaufes üblicherweise fest mit der Welle verbunden und drehen damit gemeinsam. Daher spricht man hier von Radsatz und dementsprechend von Radsatzlagerung. Die Radsatzlager führen den Radsatz seitlich im Drehgestell und übertragen auch Längskräfte, wenn der Radsatz angetrieben oder gebremst wird. Das Radsatzlager wird in der Regel als Wälzlager ausgeführt, welches im Radsatzlagergehäuse sitzt und den Radsatz aufnimmt.
Stand der Technik
Bei Schienenfahrzeugen - aber auch bei anderen Fahrzeugen - ist der Wagenkasten in der Regel gegenüber den Radsätzen über eine oder mehrere Federstufen federnd gelagert. Die bei Bogenfahrt auftretende, quer zur Fahrbewegung und damit quer zur Fahrzeuglängsachse wirkende Zentrifugalbeschleunigung bedingt wegen des vergleichsweise hoch liegenden Schwerpunkts des Wagenkastens die Tendenz des Wagenkastens, sich gegenüber den Radsätzen nach bogenaußen zu neigen, mithin also eine Wankbewegung, um eine zur Fahrzeuglängsachse parallele
Wankachse auszuführen. Solche Wankbewegungen sind oberhalb bestimmter Grenzwerte zum einen dem Fahrkomfort abträglich. Zum anderen bringen sie die Gefahr einer Verletzung des zulässigen Lichtraumprofils sowie im Hinblick auf die
Entgleisungssicherheit unzulässige einseitige Radentlastungen mit sich.
Um dies zu verhindern, werden in der Regel
Wankstützeinrichtungen in Form sogenannter Wankstabilisatoren eingesetzt. Deren Aufgabe ist es, der Wankbewegung des
Wagenkastens einen Widerstand entgegenzusetzen, um sie zu mindern, während die Hub- und Tauchbewegungen des
Wagenkastens gegenüber den Radsätzen bzw. dem Fahrwerk nicht behindert werden sollen. Als Lauf- oder Fahrwerk wird der Teil eines Schienenfahrzeugs bezeichnet, mit dem das Fahrzeug auf den Schienen fährt und geführt wird. Als Drehgestell wird ein Laufwerk mit zwei oder mehr in einem Rahmen angeordneten Radsätzen bezeichnet.
Solche Wankstabilisatoren sind in verschiedenen hydraulisch oder rein mechanisch wirkenden Ausführungen bekannt. Häufig kommt eine sich quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Torsionswelle, die auch als Torsionsstab oder Torsionsfeder bezeichnet wird, zum Einsatz, wie sie beispielsweise aus der DE 198 19412 Cl bekannt ist.
Auf dieser Torsionswelle sitzen zu beiden Seiten der
Fahrzeuglängsachse drehfest angebrachte Hebel, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Diese Hebel sind wiederum mit Lenkern oder Schubstangen verbunden, welche kinematisch parallel zu den Federeinrichtungen des Fahrzeugs angeordnet sind. Beim Einfedern der Federeinrichtungen des Fahrzeugs werden die auf der Torsionswelle sitzenden Hebel über die mit ihnen verbundenen Lenker in eine Drehbewegung versetzt. Kommt es bei der Bogenfahrt zu einer Wankbewegung mit
unterschiedlichen Federwegen der Federeinrichtungen auf den beiden Seiten des Fahrzeugs, ergeben sich hieraus
unterschiedliche Drehwinkel der auf der Torsionswelle
sitzenden Hebel. Die Torsionswelle wird demgemäß mit einem Torsionsmoment beaufschlagt, welches sie - je nach ihrer Torsionssteifigkeit - bei einem bestimmten Torsionswinkel durch ein aus ihrer elastischen Verformung resultierendes Gegenmoment ausgleicht und so eine weitere Wankbewegung verhindert. Dabei kann bei mit Drehgestellen ausgestatteten Schienenfahrzeugen die Wankstützeinrichtung sowohl für die Sekundärfederstufe vorgesehen sein, d. h. zwischen einem Fahrwerksrahmen und dem Wagenkasten wirken. Ebenso kann die Wankstützeinrichtung auch in der Primärstufe eingesetzt werden, d. h. zwischen den Radeinheiten und einem
Fahrwerksrahmen, wie in der DE 19819412 Cl . Innengelagerte Drehgestelle, wo die Achslager und die
Rahmenteile sich zwischen den Rädern bzw. Radscheiben
befinden, haben quer zur Fahrtrichtung geringere Abmessungen als außengelagerte Drehgestelle, somit bieten innengelagerte Drehgestelle eine entsprechend geringere Basis für die
Abstützung der Primärfederstufe. Sind die Steifigkeiten der Primärfedern ähnlich wie bei außengelagerten Drehgestellen, so erhöht sich der Wankwinkel und das Fahrzeug kann in
Konflikt mit der kinematischen Begrenzungslinie kommen. Die kinematische Begrenzungslinie definiert den maximal
einnehmbaren Raum von Fahrzeugen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb des Infrastruktur-Lichtraumprofils bleiben. Hierzu wird die maximal mögliche Bewegung des Fahrzeugs betrachtet, es werden sowohl seitliche als auch vertikale Fahrzeugbewegungen berücksichtigt, die aufgrund der
Fahrzeuggeometrie und der Federungseigenschaften unter verschiedenen Ladebedingungen errechnet werden. Eine Möglichkeit der Wankstabilisierung ist der Einbau eines primären Wankstabilisators - mit Torsionsfedern, Hebeln, Zug- Druckstangen und einer Lagerung für die Torsionsfeder am Drehgestellrahmen - auch bei innengelagerten Drehgestellen zwischen den Rädern, wie dies eben in der DE 19819412 Cl gezeigt ist. Solche Wankstabilisatoren stellen aber mit den verschiedenen Bauteilen und mit der Lagerung am
Drehgestellrahmen eine technisch aufwändige Lösung dar. Eine andere Möglichkeit zum Reduzieren des Wankwinkels und damit zum Erhöhen der Wanksteifigkeit liegt darin, dass statt der Verwendung eines Wankstabilisators die
Primärfedersteifigkeit erhöht wird. Dies hat jedoch den
Nachteil, dass höhere Beschleunigungen am Wagenkasten
auftreten, was den Komfort für etwaige Fahrgäste verringert.
Darstellung der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radsatzlagerung bzw. ein innengelagertes Drehgestell zur Verfügung zu stellen, welches die Tauchsteifigkeiten der Primärfederung nicht erhöht, sondern vielmehr unter
Verwendung einer Torsionsfeder eine technisch möglichst einfache Wankstabilisierung für die Radsätze aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Radsatzlagerung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Radsatzlagerung, für den Radsatz eines Schienenfahrzeugs mit innengelagertem Drehgestell, umfasst
- je ein Lagergehäuse pro Seite des Radsatzes, welches das Radsatzlager für den Radsatz umgibt, wobei Radsatzlager und Lagergehäuse im montierten Zustand innerhalb der Räder liegen,
- eine als Wankstabilisator dienende Torsionsfeder, die mit den Lagergehäusen verbunden ist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Torsionsfeder an ihren beiden Enden starr - ohne Zwischenschaltung von Zug- Druckstangen - mit je einem Lagergehäuse verbunden ist.
Die Torsionsfeder ist also starr und damit auch drehfest mit den beiden Lagergehäusen verbunden, während herkömmliche Torsionsfedern über Hebel und Gelenke mit den Lagergehäusen und somit an ihren Enden zumindest drehbar mit den
Lagergehäusen verbunden sind. Die erfindungsgemäße Lagerung der Torsionsfeder findet ausschließlich über die Anbindung an die Radsatzlagergehäuse, kurz als Lagergehäuse bezeichnet, statt . Die Radsatzführung, also die Anbindung und Kraftübertragung der erfindungsgemäßen Radsatzlagerung an den
Drehgestellrahmen, kann dabei auf vielfältige Weise
geschehen. So kann die Kraftübertragung durch separate
Koppelelemente (z.B. Buchsen oder Lenker) oder auch direkt über die Primärfederelemente selber erfolgen. Eine übliche und vorteilhafte Ausführung ist die sogenannte Schwinge, bei der das Radsatzlagergehäuse über eine Radsatzführungsbuchse mit dem Drehgestellrahmen gelenkig verbunden ist. Die Radsatzlagergehäuse können auch Fortsätze aufweisen, die von der Radachse wegweisen und die Torsionsfeder kann an diesen Fortsätzen befestigt sein. Die Radachse ist jene
Gerade, die durch die Mittelpunkte der beiden Lagerbuchsen verläuft .
Der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder ist in der Regel in einem Abstand von der und parallel zur Radachse angeordnet. Als besonders günstige Ausführung erweist sich, sofern die Radsatzführung als Schwinge ausgeführt ist, eine Anordnung in der Nähe der Verbindungslinie zwischen den beiden
Radsatzführungsbuchsen, da hier der Biegeanteil bei der
Verwindung klein ist. In der Nähe der Verbindungslinie ist hier so zu verstehen, dass der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder näher bei dieser Verbindungslinie angeordnet ist als bei der Radachse und/oder dass der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder in etwa den gleichen radialen Abstand von der Radachse aufweist wie die Verbindungslinie.
Die Enden der Torsionsfeder sind torsionssteif und spielfrei mit den Lagergehäusen verbunden.
Eine besonders einfache Ausführungsform sieht vor, dass die Torsionsfeder einteilig gefertigt und direkt mit je einem Lagergehäuse verbunden ist, also aus einem Stück eines bestimmten Materials hergestellt ist. Ihre beiden Enden sind dann von der Längsrichtung der Torsionsfeder abweichend auszubilden, sodass diese mit den Lagergehäusen verbunden werden können und somit bei unterschiedlicher Einfederung der beiden Seiten das Torsionsmoment aufbauen können. Der
mittlere Abschnitt der Torsionsfeder, also die Torsionsfeder ohne die Enden, über nimmt dann das Torsionsmoment. Im Falle der einteiligen Fertigung der Torsionsfeder können die Enden der Torsionsfeder durch Biegen relativ zum
mittleren Abschnitt der Torsionsfeder gebildet sein. So erhält etwa ein gerader Metallstab durch Biegen an einer Stelle jeweils nahe bei seinen Enden die gewünschte Form. Der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder ist dabei in der Regel länger als ein umgebogenes Ende.
Der Wankstabilisator kann jedoch auch aus mehreren Teilen gefertigt sein, indem an den Enden der Torsionsfeder Hebel fest an die Torsionsfeder gefügt sind und einen Winkel mit der Längsrichtung der Torsionsfeder einschließen.. So können die Hebel mit der Torsionsfeder, also dem mittleren Bereich des Wankstabilisators, kraft- oder formschlüssig verbunden werden. Die Torsionsfeder wird bei dieser Ausführungsform in der Regel über die gesamte Länge gerade ausgebildet sein.
Grundsätzlich können die Torsionsfeder sowie gegebenenfalls die Hebel zur Befestigung der Torsionsfeder an den Lagergehäusen mittels verschiedener Fertigungsverfahren hergestellt werden, wie z.B. als Fräs-, Schweiß-, Guss- oder Schmiedeteil. Bei einem mehrteiligen Wankstabilisator, etwa bestehend aus einer Torsionsfeder und Hebeln, können auch mehrere verschiedene Fertigungsverfahren zur Anwendung kommen .
Eine einfache Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest (nämlich bei der einteiligen Torsionsfeder) der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder stabförmig ist. Das heißt, der mittlere Abschnitt ist gerade, hat über seine Länge den gleichen Querschnitt, etwa kreisrund, und seine Länge beträgt ein Mehrfaches seines Durchmessers. Die
Torsionsfeder wird in dieser einfachen Ausprägung in der Regel aus Federstahl gefertigt. Im Falle eines mehrteiligen Wankstabilisators bestehend aus einer Torsionsfeder und Hebeln wird die gesamte Torsionsfeder stabförmig ausgebildet sein . Die Torsionsfeder kann neben der Wankstabilisierung auch zusätzliche Funktionen übernehmen, wie z.B. als Träger für einen oder mehrere Bremsaktuatoren dienen. So können auf der Torsionsfeder z.B. Sattelbremsen befestigt sein, die dann im montierten Zustand (mit Radsatz) mit Bremsscheiben auf der Radsatzwelle in Eingriff gebracht werden können.
Wenn die erfindungsgemäße Radsatzlagerung mit einem Radsatz versehen ist, so können entsprechend auf der Radsatzwelle eine oder mehrere Bremsscheiben befestigt sein.
Ist eine erfindungsgemäße Radsatzlagerung mit einem Radsatz in einem innengelagertem Drehgestell eingebaut, so kann vorgesehen sein, dass das Lagergehäuse über eine
Radsatzführungsbuchse gelenkig mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist, während zwischen Drehgestellrahmen und
Torsionsfeder keine direkte Verbindung besteht. Dies stellt einen Unterschied zu Wankstabilisatoren aus dem Stand der Technik dar, weil dort die Torsionsfeder in der Regel über eine Drehverbindung mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist.
Dabei kann der mittlere Teil der Torsionsfeder parallel zur Radachse in der Nähe der Verbindungslinie zwischen den beiden Radsatzführungsbuchsen angeordnet sein.
Eine Variante der Erfindung besteht darin, dass in jeder Radsatzführungsbuchse ein Lager für die Verbindung mit dem Rahmen des Drehgestells vorgesehen ist, wobei die Drehachsen des Lagers einen Winkel mit dem mittleren Abschnitt der
Torsionsfeder einschließen. Die Winkel sind für die beiden Lager eines Radsatzes gleich groß und symmetrisch zur
Längsmittelebene des Drehgestells.
Diese Schrägstellung der Lagerachsen hat den gleichen Effekt wie eine Schrägstellung der Zug-Druckstangen bei einer vorbekannten Torsionsfeder: Die Zug-Druckstangen einer
Torsionsfeder sind in der Regel in einer senkrechten Ebene (also einer Ebene normal auf die Achse der Torsionsfeder) parallel zueinander angeordnet. Wenn nun die der
Torsionsfeder abgewandten Enden der Zug-Druckstangen nach außen verschoben werden, schließen die Zug-Druckstangen - in Querrichtung gesehen - mit der Senkrechten einen Winkel ein. Bei einer Querbewegung des Wagens des Schienenfahrzeugs führt dies zu einem steiferen Unterstützen des Wagens und damit wird die Wankbewegung reduziert.
Auch die Schrägstellung der Lagerachsen bewirkt, dass bei einer Querbewegung des Wagens, der ja am Drehgestell gelagert ist, eine Drehbewegung in den Lagern induziert wird, die jedoch nicht zu einer wahrnehmbaren Drehung führt, sondern lediglich die Torsionsfeder vorspannt. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung der Steifigkeit der Torsionsfeder.
Neben der oder alternativ zur Verwendung des
Wankstabilisators als Träger für Bremsaktuatoren kann
vorgesehen sein, dass zumindest der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder Teil einer Drehmomentabstützung für einen
Radsatzantrieb ist, wenn eine erfindungsgemäße
Radsatzlagerung mit einem Treibradsatz in einem
innengelagertem Drehgestell verbaut ist. Die Antriebsmomente werden dann direkt am Wankstabilisator abgestützt und nicht, wie üblich, in den Drehgestellrahmen eingeleitet.
Die Erfindung nutzt das Prinzip der primären
Wankstabilisatoren, verzichtet aber auf die Zug-Druckstangen und die separate Lagerung der Torsionsfeder an einem anderen Bauteil (dem Drehgestellrahmen) . Die Torsionsfeder ist direkt mit den Radsatzlagergehäusen des Drehgestells verbunden. Die Funktion der Lagerung der Torsionsfeder am Drehgestell wird durch die Anbindung an die Radsatzlagergehäuse ersetzt.
Gegenüber herkömmlichen Wankstab-Systemen ergibt sich ein Vorteil hinsichtlich Kosten, technischem Aufwand und Gewicht, weil die Zug-Druckstangen, deren Lagerungen sowie die
Lagerung der Torsionsfeder wegfallen. Das erfindungsgemäße System ist somit leichter und kompakter. Wenn die Struktur der Torsionsfeder entsprechende Anbindungspunkte bietet, kann diese auch Zusatzfunktionen wie die Anbindung von
Bremsaktuatoren (Sattelbremsen) und/oder eine
Drehmomentabstützung eines Antriebs übernehmen.
Die erfindungsmäßige Radsatzlagerung ist nicht auf eine pro Fahrwerk bzw. Drehgestell beschränkt. Es können mehrere solche Radsatzlagerungen, in der Regel zwei, pro Fahrwerk vorliegen .
Kurzbeschreibung der Figuren
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und
Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen: Fig. 1 ein Drehgestell mit zwei erfindungsgemäßen Radsatzlagerungen in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 eine Radsatzlagerung aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung von unten gesehen,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine alternative Radsatzlagerung mit Bremsaktuatoren in perspektivischer Darstellung von oben gesehen,
Fig. 4 eine Radsatzlagerung aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung von unten gesehen, mit schräg gestellten Lagern für die Verbindung mit dem Drehgestellrahmen,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Radsatzlagerung aus Fig. 4.
Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Drehgestellrahmen 8 mit zwei
erfindungsgemäßen Radsatzlagerungen dargestellt, wobei das vordere rechte Rad 3 abgelöst dargestellt ist, um das
Lagergehäuse 7 und die Primärfederung, bestehend aus Feder 5 und optional zusätzlich aus einem Dämpfer 6 (es könnten natürlich statt des Dämpfers 6 auch Federn 5 mit
Eigendämpfung verwendet werden), sichtbar zu machen. Für die Darstellung wurde beispielhaft das Radsatzführungsprinzip der Schwinge gewählt. Das Lagergehäuse 7 weist einen Arm auf, der Feder 5 und Dämpfer 6 trägt, sowie auf der gegenüber
liegenden Seite einen weiteren Arm, der an seinem Ende eine Radsatzführungsbuchse 4 aufweist, mit welcher der Radsatz im Drehgestellrahmen 8 drehbar gelagert ist. Die Radsatzwelle 2 weist hier vier, in zwei Paaren angeordnete Bremsscheiben 9 auf. Die zugehörigen Bremsaktuatoren 10 sind am
Drehgestellrahmen 8 montiert. Das Radsatzlager, welches die Radsatzwelle an ihren Enden umgibt und im Lagergehäuse 7 gelagert ist, ist hier nicht sichtbar. Die beiden
Lagergehäuse 7 sind mit der Torsionsfeder 1 verbunden.
In Fig. 2 sind nur der Radsatz, bestehend aus zwei Rädern 3 und der diese verbindende Radsatzwelle 2, und die beiden Lagergehäuse 7 aus Fig. 1 dargestellt. Die Radsatzwelle 2 ist in den Radsatzlagern 11 gelagert. An der Unterseite des Arms, wo die Radsatzführungsbuchse 4, die in das Lagergehäuse 11 eingepresst ist, vorgesehen ist, ist die Torsionsfeder 1 befestigt. Die Torsionsfeder 1 ist hier stabförmig mit rundem Querschnitt ausgebildet, die beiden Enden sind um etwa 90° umgebogen, sodass die Enden sich mit den beiden Armen des Lagergehäuses 7 decken. Die Enden sind hier fest mit dem Lagergehäuse 7 verbunden. Der mittlere Bereich der
Torsionsfeder 1 liegt parallel und in Nähe der Verbindung zwischen den beiden Radsatzführungsbuchsen 4 und in einer Ebene normal zur Fahrtrichtung.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung einer
Torsionsfeder 12 dargestellt, die gerade ausgebildet und direkt mit dem Lagergehäuse 7 verbunden ist. Diese
Torsionsfeder 12 ist in Fahrtrichtung gesehen breiter als hoch, an ihrer Oberseite sind Sattelbremsen 10 befestigt, welche mit den zugehörigen Paaren von Bremsscheiben 9
zusammenwirken. Es ist keine weitere Torsionsfeder, wie etwa in Form der Torsionsfeder 1 aus den Fig. 1 und 2, vorgesehen.
Die Torsionsfeder 12 liegt hier etwa in einer waagrechten Ebene mit der Radsatzwelle 2, in Fahrtrichtung gesehen liegt die Torsionsfeder großteils innerhalb der
Radsatzführungsbuchsen 4.
Gemäß Fig. 4 und 5 ist in jeder der beiden
Radsatzführungsbuchsen 4 ein Lager 13 für die Verbindung mit dem Rahmen 8 (siehe Fig. 1) des Drehgestells vorgesehen. Die Drehachsen 14 des Lagers 13 schließen einen Winkel mit der Längsachse des mittleren Abschnitt der Torsionsfeder 1 ein, sie sind gegenüber diesen (bzw. der Waagrechten) innerhalb des Lagergehäuses 7 nach unten geneigt. Die Winkel sind für die beiden Lager 13 des gleichen Radsatzes gleich groß und symmetrisch zur Längsmittelebene des Rahmens 8 des
Drehgestells. Der Winkel beträgt in der Regel wenige Grad und kann etwa im Bereich bis 20° liegen. Die Lager 13 können als Stütz- oder Schwingenlager ausgebildet sein. Das Lager 13 ermöglicht es, dass sich die Radsatzführungsbuchse 4 (und damit das Lagergehäuse 7) um die Drehachse 14 des Lagers 13 dreht. Am Lager 13 greift
beispielsweise eine Schwinge an, die Teil des Rahmens des Drehgestells 8 ist und die somit an ihrem anderen Ende starr mit dem Rahmen 8 des Drehgestells verbunden ist.
Bezugs zeichenliste
1 stabförmige Torsionsfeder
2 Radsatzwelle
3 Rad
4 Radsatzführungsbuchse
5 Feder der Primärfederung
6 Dämpfer der Primärfederung
7 Lagergehäuse des Radsatzlagers (Radsatzlagergehäuse
8 Rahmen des Drehgestells (Drehgestellrahmen)
9 Bremsscheibe
10 Sattelbremse
11 Radsatzlager
12 Torsionsfeder für die Aufnahme von Bremsaktuatoren
13 Lager für die Verbindung mit dem Rahmen 8 des
Drehgestells
14 Drehachse des Lagers 13

Claims

Patentansprüche
1. Radsatzlagerung für den Radsatz (2, 3) eines
Schienenfahrzeugs mit innengelagertem Drehgestell, umfassend
- je ein Lagergehäuse (7) pro Seite des Radsatzes (2,3), welches das Radsatzlager (11) für den Radsatz umgibt, wobei Radsatzlager (11) und Lagergehäuse (7) im
montierten Zustand innerhalb der Räder (3) liegen,
- eine als Wankstabilisator dienende Torsionsfeder (1, 12), die mit den Lagergehäusen (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Torsionsfeder (1, 12) an ihren beiden Enden starr - ohne Zwischenschaltung von Zug-Druckstangen - mit je einem Lagergehäuse (7) verbunden ist.
2. Radsatzlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder (1, 12) in einem Abstand von der und parallel zur Radachse
angeordnet ist.
3. Radsatzlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder (1, 12) einteilig gefertigt und direkt mit je einem Lagergehäuse (7) verbunden ist.
4. Radsatzlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Torsionsfeder (1) durch Biegen relativ zum mittleren Abschnitt der Torsionsfeder gebildet sind.
5. Radsatzlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass an den Enden der Torsionsfeder Hebel fest an die Torsionsfeder gefügt sind und einen Winkel mit der Längsrichtung der Torsionsfeder einschließen.
6. Radsatzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder (1) stabförmig ist.
7. Radsatzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder (1, 12) aus
Federstahl gefertigt ist.
8. Radsatzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder (12) als Träger für einen oder mehrere Bremsaktuatoren, wie Sattelbremsen (10), dient.
9. Radsatzlagerung nach Anspruch 8 mit einem Radsatz,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Radsatzwelle (2) eine oder mehrere Bremsscheiben (9) befestigt sind.
10. Radsatzlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit
einem Radsatz (2, 3) und mit innengelagertem Drehgestell, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (7) über eine Radsatzführungsbuchse (4) gelenkig mit dem
Drehgestellrahmen (8) verbunden ist, während zwischen Drehgestellrahmen (8) und Torsionsfeder (1, 12) keine direkte Verbindung besteht.
11. Radsatzlagerung mit einem Radsatz (2, 3) und mit
innengelagertem Drehgestell nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der mittlere Teil der Torsionsfeder (1, 12) parallel zur Radachse in der Nähe der Verbindungslinie zwischen den beiden
Radsatzführungsbuchsen (4) angeordnet ist.
12. Radsatzlagerung mit einem Radsatz (2, 3) und mit
innengelagertem Drehgestell nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder
Radsatzführungsbuchse (4) ein Lager (13) für die
Verbindung mit dem Rahmen (8) des Drehgestells vorgesehen ist, wobei die Drehachsen (14) des Lagers (13) einen Winkel mit dem mittleren Abschnitt der Torsionsfeder (1) einschließen .
13. Radsatzlagerung mit einem Radsatz (2, 3) und mit
innengelagertem Drehgestell nach Anspruch 10 oder 11 sowie mit einem Radsatzantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der mittlere Abschnitt der Torsionsfeder (1, 12) Teil einer Drehmomentabstützung für den
Radsatzantrieb ist.
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