Elastische Achslagerführung für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine elastische Achslagerführung für Schienenfahrzeuge bei der der Fahrgestellbzw. Drehgestellrahmen über eine in allen drei Raumrichtungen elastische Abstützung am Achslager abgestützt ist.
Um einen guten Fahrkomfort und geringen Verschleiss der Spurkränze zu erhalten, werden im Schienenfahrzeugbau die Achslagerführungen elastisch ausgeführt, und zwar in Richtung der Lastaufnahme (verti- kal), in Richtung der Zug- und Bremskräfte (horizontallängs) und in Richtung der Achslagerquerkräfte (horizontal-quer).
Bei einer derartigen bekannten Achslagerführung bei der das Achslager zu seinen Seiten auf von ihm abstehenden Konsolen elastische Abstützungen trägt, die an der Unterseite des Fahrgestellrahmens ein Widerlager haben, besteht die Abstützung aus einem, aus mehreren aufeinander sitzenden Gummiringen zusammengesetzten Ringblock, der zur Aufnahme der ver tikalen Achsschwingungen einerends auf der Konsole abgestützt ist und andernends den Fahrgestellrahmen trägt und einer hohlzylindrischen Gummipackung zur Aufnahme der horizontalen Achsschwingungen, die zwischen vertikalen Führungen der Konsole des Achslagerhäuses und des Fahrgestellrahmens geführt sitzt und im Innern des Ringblockes angeordnet ist.
Für die vertikale Führung der zylindrischen Gummipackung ist eine Führungshülse mit einem Reibbelag vorgesehen, auf dem eine die Gummipackung umschliessende Führungshülse bei vertikaler Achsschwingung gleitet. Diese Achslagerführung ist sehr aufwendig. Ausserdem besitzt sie in horizontaler Richtung für die Quer- und die Längskräfte die gleichen elastischen Eigenschaften bzw. Federkonstanten, was sich gemäss den neuesten Untersuchungen als nachteilig erwiesen hat. Man ist nämlich zur Erkenntnis gelangt, dass für schnell- und schnellfahrende Schienenfahrzeuge die Achslagerführung nicht nur in vertikaler und horizontaler Richtung, sondern auch in Quer- und Längsrichtung ein eigenes elastisches Verhalten aufweisen muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Achslagerführung für Schienenfahrzeuge zu schaffen, die in den drei Raumrichtungen, vertikal, quer und längs je ein eingenes vorbestimmbares elastisches Verhalten aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine gegenüber der Querfederung des Radsatzes grosse Längsfederung durch mindestens einen bei Querschwingung auf Druck und bei Längsschwingung auf Schub beanspruchten elastischen Verbindungsblock aus Gummi oder Kunststoff herbeigeführt wird, der zwei parallele Seitenflächen aufweist, von denen die eine an einer senkrechten mit der Wagenlängsachse einen spitzen Winkel bildenden oder parallelen Fläche des Achslagers und die andere an einer mit dieser Achslagerfläche parallelen Fläche des Fahrgestell- bzw.
Drehgestellrahmens befestigt ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Achslagerführung mit gabelförmigen Achslagerarmen im Aufriss,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 im Grundriss,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Achslagerführung mit gabelförmigen Achshalterarmen im Aufriss und
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 im Grundriss.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Drehgestellrahmen eines weiter nicht dargestellten Drehgestells für Schienenfahrzeuge bezeichnet. Der Drehgestellrahmen 1 ist zweckmässigerweise als viereckiger geschlossener Rahmen ausgebildet der sowohl in bezug auf die Querachse als auch in bezug auf die Längsachse symmetrisch aufgebaut ist. In der Nähe jeder Ecke stützt er sich über je eine elastische Abstützung auf einem Achslager 2 eines Radsatzes 3 ab. Das Achslager 2 besitzt zu diesem Zweck ein Achslagergehäuse 2.1 mit horizontal in Fahrzeuglängsrichtung nach beiden Seiten von ihm abstehenden Achslagerarmen 2.2, 2.3, die im Grundriss als sich gegen aussen zur Wagenlängsachse im spitzen Anstellwinkel rj öffnende Gabeln ausgebildet sind.
Zwischen die beiden Gabelzinken 2,21, 2.22 bzw. 2,31, 2.32 der Achslagerarme 2.2, 2.3 ist je ein am Drehgestellrahmen 1 befestigter Achshalterarm 4 bzw. 5 eingeführt. Der Achshalterarm 4 bzw. 5 besitzt im Bereich des Achslagerarmes 2.2 bzw. 2.3 einen keilförmigen Querschnitt, derart, dass die sich gegenüberliegenden Flächen des Achshalterarmes 4 bzw.
5 und des Achslagerarmes 2.2 bzw. 2.3 parallel sind.
Die zwei sich gegenüberliegenden parallelen Flächen sind mittels eines als elastischer Verbindungsblock 6 dienenden Gummielementes mit zwei parallelen Seitenflächen 6.1 miteinander verbunden. Das Gummielement 6 kann einerseits direkt am Achshalterarm 4 bzw. 5 und anderseits an einer Metallplatte 7 aufvulkanisiert sein, welche mittels Schrauben 8 an der entsprechenden Gabelzinke 2.21 bzw. 2.22 bzw. 2.31 bzw.
2.32 befestigt ist. Zwischen dem Drehgestellrahmen 1 und dem Achslagergehäuse 2.1 ist ferner eine als Primärfederung wirkende Stahlfeder 9 mit vertikaler, durch die Lagerachse 2.4 gehender Wirkungslinie 9.1 eingesetzt.
Die Vertikalfederung des Schienenfahrzeuges wird durch die Stahlfeder 9 übernommen. Dabei wirken die Gummielemente 6, die bei der Vertikalfederung auf Schub beansprucht werden, als Zusatzfederung. Zur Federung und Führung des Radsatzes 3 in horizontaler Richtung dienen die Gummielemente 6, welche in Längsrichtung auf Schub und in Querrichtung auf Druck beansprucht werden. Die Längs- und Querfederung des Radsatzes 3 wird auch zusätzlich durch die Stahlfeder 9, infolge ihrer Flexicoilwirkung, beeinflusst. Durch die gewählte Anordnung der Gummielemente 6 wird erreicht, dass die Längsfederung des Radsatzes 3 einem mehrfachen der Querfederung entspricht, wodurch eine wesentliche Verbesserung des Fahrkomfortes und eine Verringerung des Verschlei sses der Spurkränze bei schnellfahrenden Schienenfahrzeugen herbeigeführt wird.
Durch entsprechende Vorspannung der Gummielemente 6 wird verhindert, dass sich diese, insbesondere infolge der Querfederung, lösen. Das Spiel zwischen dem Achslager 2 und den Achshalterarmen 4 und 5 kann nach Belieben, je nach Einstellung des Radsatzes 3 in den Kurven, begrenzt werden. Der Anstellwinkel a beeinflusst die Federkonstante der Längsfederung.
Dieser Anstellwinkel a kann je nach Bedarf vorbestimmt sein. Insbesondere können die Gummielemente 6 auch parallel zur Längsrichtung angeordnet sein, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 vorgesehen ist.
In den Fig. 3 und 4 ist mit 1 wieder der Drehgestellrahmen und mit 3 ein Radsatz bezeichnet. Das hier mit 10 bezeichnete Achslager besitzt ein Achslagergehäuse 10.1 mit horizontalen in Fahrzeuglängsrichtung nach beiden Seiten von ihm abstehenden im Grundriss und Aufriss rechteckförmigen Achslagerarmen 10.2 10.3. Dafür weisen die hier mit 11 und 12 bezeichneten am Drehgestellrahmen 1 befestigten Achshaltearm im Bereich des entsprechenden Achslagerarmes 10.2 bzw. 10.3 einen gabelförmigen Querschnitt auf. Die je zwischen einer Gabelzinke 11.1 bzw. 11.2 bzw. 12.1 bzw. 12.2 und dem entsprechenden Achslagerarm 10.2 bzw. 10.3 angeordneten als elastische Verbindungsblöcke 13 dienenden Gummielemente mit zwei parallelen Seitenflächen 13.1, besitzen hier einen trapezförmigen Grundriss, der natürlich ohne weiteres auch rechteckförmig ausgeführt werden könnte.
Mit 9 ist wieder die zwischen das Achslagergehäuse 10.1 und den Drehgestellrahmen 1 in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 eingesetzte Stahlfeder zur Vertikalfederung des Schienenfahrzeuges bezeichnet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele. Die Gummielemente 6 bzw. 13 können z. B. durch ähnliche Eigenschaften aufweisende Elemente aus elastischem Kunststoff ersetzt werden. Ferner ist es möglich, die Stalhlfeder 9 durch andere bekannte Federelemente zu ersetzen.
Elastic axle bearing guide for rail vehicles
The invention relates to an elastic axle bearing guide for rail vehicles in which the Fahrgestellbzw. Bogie frame is supported on the axle bearing via an elastic support in all three spatial directions.
In order to maintain good driving comfort and low wear of the wheel flanges, the axle bearing guides in rail vehicle construction are designed to be elastic, namely in the direction of load absorption (vertical), in the direction of the tensile and braking forces (horizontally longitudinally) and in the direction of the axle bearing transverse forces (horizontal- across).
In such a known axle bearing guide in which the axle bearing carries elastic supports on its sides on consoles protruding from it, which have an abutment on the underside of the chassis frame, the support consists of a ring block composed of several rubber rings sitting on top of one another, which is used to accommodate the ver vertical axle oscillations is supported on the console at one end and the other end carries the chassis frame and a hollow cylindrical rubber packing to absorb the horizontal axle oscillations, which sits guided between vertical guides of the console of the axle box and the chassis frame and is arranged inside the ring block.
For the vertical guidance of the cylindrical rubber packing, a guide sleeve with a friction lining is provided on which a guide sleeve surrounding the rubber packing slides in the event of vertical axis oscillation. This axle bearing guide is very complex. In addition, it has the same elastic properties or spring constants for the transverse and longitudinal forces in the horizontal direction, which has proven to be disadvantageous according to the latest investigations. It has namely come to the realization that for fast and fast moving rail vehicles the axle bearing guide must have its own elastic behavior not only in the vertical and horizontal direction, but also in the transverse and longitudinal directions.
The present invention is based on the object of creating a simple axle bearing guide for rail vehicles which has its own predeterminable elastic behavior in each of the three spatial directions, vertical, transverse and longitudinal.
This object is achieved according to the invention in that a large longitudinal suspension compared to the transverse suspension of the wheelset is brought about by at least one elastic connection block made of rubber or plastic, which is stressed in the case of transverse vibration under pressure and in the case of longitudinal vibration in thrust, which has two parallel side surfaces, one of which is on one perpendicular to the longitudinal axis of the wagon forming an acute angle or parallel surface of the axle bearing and the other on a surface of the chassis or chassis parallel to this axle bearing surface.
Bogie frame is attached.
Two exemplary embodiments of the invention are shown in the accompanying drawing and are described in more detail below. Show it:
1 shows a schematic representation of an axle bearing guide with fork-shaped axle bearing arms in elevation,
FIG. 2 shows the embodiment of FIG. 1 in plan,
3 shows a schematic representation of an axle bearing guide with fork-shaped axle holder arms in elevation and FIG
4 shows the embodiment of FIG. 3 in plan.
In FIGS. 1 and 2, 1 denotes a bogie frame of a bogie, not shown, for rail vehicles. The bogie frame 1 is expediently designed as a square, closed frame which is constructed symmetrically both with respect to the transverse axis and with respect to the longitudinal axis. In the vicinity of each corner it is supported by an elastic support on an axle bearing 2 of a wheel set 3. For this purpose, the axle bearing 2 has an axle bearing housing 2.1 with axle bearing arms 2.2, 2.3 protruding horizontally in the vehicle longitudinal direction on both sides, which are designed as forks opening towards the outside towards the vehicle longitudinal axis at an acute angle rj.
Between the two fork prongs 2, 21, 2.22 and 2.31, 2.32 of the axle bearing arms 2.2, 2.3, a respective axle holder arm 4 and 5 attached to the bogie frame 1 is inserted. The axle holder arm 4 or 5 has a wedge-shaped cross section in the area of the axle bearing arm 2.2 or 2.3, such that the opposing surfaces of the axle holder arm 4 or
5 and the Achslagerarmes 2.2 and 2.3 are parallel.
The two opposite parallel surfaces are connected to one another by means of a rubber element serving as an elastic connecting block 6 with two parallel side surfaces 6.1. The rubber element 6 can be vulcanized on the one hand directly on the axle holder arm 4 or 5 and on the other hand on a metal plate 7, which by means of screws 8 on the corresponding fork prongs 2.21 or 2.22 or 2.31 or
2.32 is attached. Between the bogie frame 1 and the axle bearing housing 2.1, a steel spring 9 acting as a primary suspension with a vertical line of action 9.1 extending through the bearing axis 2.4 is inserted.
The vertical suspension of the rail vehicle is taken over by the steel spring 9. The rubber elements 6, which are subjected to thrust in the vertical suspension, act as additional suspension. For the suspension and guidance of the wheel set 3 in the horizontal direction, the rubber elements 6 are used, which are subjected to thrust in the longitudinal direction and to pressure in the transverse direction. The longitudinal and transverse suspension of the wheelset 3 is also influenced by the steel spring 9, due to its flexicoil effect. The selected arrangement of the rubber elements 6 ensures that the longitudinal suspension of the wheelset 3 corresponds to a multiple of the transverse suspension, which results in a significant improvement in driving comfort and a reduction in wear of the wheel flanges in fast-moving rail vehicles.
Appropriate pretensioning of the rubber elements 6 prevents them from loosening, in particular as a result of the transverse springing. The play between the axle bearing 2 and the axle holder arms 4 and 5 can be limited at will, depending on the setting of the wheel set 3 in the curves. The angle of attack a influences the spring constant of the longitudinal suspension.
This angle of attack a can be predetermined as required. In particular, the rubber elements 6 can also be arranged parallel to the longitudinal direction, as is provided in the exemplary embodiment in FIGS. 3 and 4.
In FIGS. 3 and 4, 1 again denotes the bogie frame and 3 denotes a wheel set. The axle bearing designated here by 10 has an axle bearing housing 10.1 with horizontal axle bearing arms 10.2 10.3 which project from it in the vehicle longitudinal direction on both sides and are rectangular in plan and elevation. For this purpose, the axle holding arms, designated here by 11 and 12, which are fastened to the bogie frame 1, have a fork-shaped cross section in the area of the corresponding axle bearing arm 10.2 and 10.3. The rubber elements with two parallel side surfaces 13.1, each between a fork prong 11.1 or 11.2 or 12.1 or 12.2 and the corresponding axle bearing arm 10.2 or 10.3, serving as elastic connecting blocks 13, have a trapezoidal outline, which of course can also be rectangular could.
9 again denotes the steel spring used between the axle bearing housing 10.1 and the bogie frame 1 in the same way as in the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 2 for the vertical suspension of the rail vehicle.
The invention is not limited to the exemplary embodiments shown. The rubber elements 6 and 13 can, for. B. be replaced by similar properties having elements made of elastic plastic. It is also possible to replace the steel spring 9 with other known spring elements.