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Zweiachsiges Drehgestell für Schienenfahrzeuge Die Laufeigenschaften
der bei Schienenfahrzeugen verwendeten zweiachsigen Drehgestelle sind trotz aller
seit langen Zeiten unternommenen Verbesserungsversuche noch nicht so zufriedenstellend,
daß insbesondere bei schnell fahrenden Fahrzeugen ein völlig ruhiger Lauf erreicht
wird. Es wird vielmehr beobachtet, daß sich die auf die Achslager wirkenden Stöße
sowie Schwingungen im Drehgestell auf den Wagenkasten übertragen. Der Versuch, diese
Kräfte dadurch abzufangen, daß der Drehgestellrahmen eine entsprechend große Masse
erhält, würde zu untragbar schweren Drehgestellen führen. Es ist aber im Gegenteil
gerade erwünscht, das Drehgestell möglichst leicht zu machen.
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Es sind zahlreiche Konstruktionen von Drehgestellen bekannt, bei denen,
um die Auswirkung der Schienenstöße auf das Drehgestell zu vermindern, Achslager
verwendet werden. So ist es beispielsweise bekannt, die Radsätze in Achslenkern
zu lagern, die als horizontal liegende .Hebel ausgebildet sind und deren dem Achslager
entgegengesetzte Enden sich federnd auf den Drehpfannenträger abstützen. Infolge
der horizontalen Anordnung dieser Achslenker liegen deren Lager, ebenso wie die
Längsträger des Drehgestellrähmens, annähernd in Höhe der Radachse. Bei einer weiteren
bekannten Konstruktion sind die Achslenker als Winkelhebel ausgebildet, die jeweils
mit dem Ende des einen Schenkels gelenkig mit dem Drehgestellrahmen verbunden sind;
während sich das Ende des anderen Schenkels über eine horizontal liegende Feder
gegen den gleichen Rahmen abstützt und das Achslager im Winkel zwischen beiden Schenkeln-
angeordnet ist. Schließlich ist bei Drehgestellen grundsätzlich nicht mehr neu,
die Wiegenfedern in der Mitte" der Rahmenlängsträger des Drehgestelles anzuordnen
und gleichzeitig in dieser Ebene die seitlichen Auflager für die Abstützung des
Wagenkastens anzuordnen.
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Die Erfindung geht von der bekannten Erkenntnis aus, daß der Trägheitswiderstand
eines Körpers gegen eine Verdrehung in der Regel wesentlich kleiner ist als der
Trägheitswiderstand gegen eine Verschiebung. Um einen ruhigen Lauf des Drehgestells
zu erreichen, muß daher angestrebt werden, möglichst alle auf das Drehgestell einwirkenden
Kräfte auf jeder Seite desselben in einer Ebene zusammenzufassen, damit die Drehgestellängsträger
nur auf Biegung beansprucht werden und sich günstige Beanspruchungsverhältnisse
auch für die Wiege selbst ergeben. Ausgegangen wurde dabei von den bekannten zweiachsigen
Drehgestellen für Schienenfahrzeuge mit winkelhebelförmigen, abgefederten Achslenkern,
deren Lager, ebenso wie die Längsträger des Drehgestellrahmens, sich annähernd in
Höhe der Radachsen befinden. Um bei dieser Konstruktion auch Krafteinwirkungen,
die von der Wiegenauflagerung ausgehen und zusätzliche Beanspruchungen der Drehgestellängsträger
hervorrufen können, zu vermeiden, sollen erfindungsgemäß die federnden Abstützungen
der Achslenker und der Wiege sowie die seitlichen Auflager für die Abstützung des
Wagenkastens ih der gleichen senkrechten Längsmittelebene der beidseitig von Drehgestellmitte
angeordneten Rahmenlängsträger des Drehgestells liegen. Durch die Ausbildung der
Achslenker als Winkelhebel und die Anordnung der Achslagen und der Achslenkerlager
in gleicher Höhe mit dem Drehgestellrahmen wird zwar erreicht, daß die durch die
Schienenstöße auf das Achs Lager wirkenden Vertikalkräfte sich auf den Drehgestellrahmen
im wesentlichen als Horizontalkräfte auswirken; es bleiben aber immer noch Kipp-ündDrehwirkungen
auf die Rahmenlängsträger übrig, die sich auch auf den Wagenkästen auswirken können.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der federnden Abstützungen der Achslenker,
der Wiege und der seitliehen Wagenkastenabstützungen in der gleichen senkrechten
Längsmittelebene der Rahmenlängsträger wird erreicht, daß die von den Achslenkern
auf den Rahmen übertragenen Horizontalkräfte annähernd in der gleichen senkrechten
Ebene liegen wie die in den Wiegenfedern auftretenden vertikalen Kräfte. Durch die
Zusammenfassung der auf das Drehgestell wirkenden Kräfte in einer Ebene gelingt
es somit, die auf das Drehgestell wirkenden Biegungsbeanspruchungen sehr stark-
herabzusetzen. Das Drehgestell kann daher leichter gehalten werden als die üblichen
Drehgestelle, und es genügt, das Drehgestell H-förmig auszubilden, indem es auf
einem parallel zu den Achsen zwischen diesen liegenden Verbindungsstück und zwei
daran anschließenden Längsstücken besteht, während die üblichen Drehgestelle meist
kastenförmig vor und hinter den Achsen geschlossen sein mußten, um die
nötige
Festigkeit zu erreichen. Da die in Längsrichtung zwischen den Achsen wirkenden
Kräfte im wesentlichen durch die Achslenker federnd aufgenommen werden, sind die
zwischen den Lagern der Achslenker auftretenden Längskräfte verhältnismäßig gering.
Es ist daher möglich, diese Kräfte durch die bekannten Lager aus Gummi oder ähnlichem
schwingungsdämpfendem Material aufzunehmen, ohne daß diese einer raschen Zerstörung
ausgesetzt sind.
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Eine besonders zweckmäßige Konstruktion ergibt sich, wenn die Widerlager
zur Aufnahme der durch Umformung der vertikalen Kräfte am Achslager entstehenden
Horizontalkräfte gleichzeitig als Konsolen zur Aufhängung der Wiegenpendel ausgebildet
sind. Dies gibt die Möglichkeit, die Träger, auf denen die unteren Enden der Wiegenfedern
ruhen, in langen, durch Durchbrechungen der Längsträger geführten Pendeln aufzuhängen,
wobei die Wiegenfedern durch senkrechte Durchbrechungen des Rahmens geführt sind.
Dadurch kommen diese Träger unterhalb der Achshöhe zu liegen, und sowohl die Wiegenfedern
als auch die Pendel, an denen die Träger aufgehängt sind, reichen dementsprechend
ebenfalls bis unterhalb der Achsenhöhe. In bekannter -Weise wird durch diese lange
Ausbildung der Pendel und der Federn erreicht, daß die Eigenfrequenz dieser Aufhängung
in der Größenordnung von etwa 1 Hz liegt. Eigenfrequenzen in dieser Größenordnung
sind aber bekanntlich anzustreben, um einen ruhigen Lauf der Wagen zu erreichen.
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Versuche mit Drehgestellen gemäß der Erfindung haben ergeben, daß
diese Drehgestelle überraschend gute Laufeigenschaften zeigen, wie sie bei den bekannten
Konstruktionen nicht erreichbar waren. Diese guten Laufeigenschaften haben nicht
nur zur Folge, daß die Reisenden in Fahrzeugen, die mit solchen Drehgestellen ausgerüstet
sind, weit weniger Erschütterungen spüren, sondern sie führen auch zu einer wesentlichen
Verminderung des Verschleißes der; Radreifen und damit zu einer gegenüber den bekannten
Konstruktionen wesentlich erhöhten Laufleistung. Die durch den ruhigen Lauf der
Drehgestelle erreichte Schonung von Achslagern, Fahrzeug und Oberbau hatte zur Folge,
daß an anderen Teilen des Fahrgestells keine bauartbedingten Reparaturen oder Unterhaltungsarbeiten
erforderlich waren, sondern nach der angegebenen Laufleistung lediglich die Radreifen
in üblicher Weise abgedreht werden mußten.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Drehgestelles gemäß der Erfindung ist
in den Abbildungen schematisch dargestellt.
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Fig. 1 zeigt das Drehgestell in Seitenansicht, Fig. 2 in Aufsicht.
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Der Rahmen des Drehgestelles besteht aus den zwei mittleren Querstreben
1 und den beiden Längsteilen 2. An diesen Längsteilen sind die vier Achslenker 3
angebracht, die als Winkelhebel ausgebildet sind, derart, daß die Achslager 4 annähernd
in der gleichen Höhe liegen wie die Längsteile 2 des Rahmens. Die Drehzapfen 5,
in denen die Achslenker im Rahmen gelagert sind, sind von elastischem Material umgeben.
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Um eine genaue Paralleleinstellung der Achswellen der Radsätze zu
ermöglichen, können die Lager außerdem mit Exzenterringen versehen sein. Die Achslenker
sind als Winkelhebel ausgebildet, wobei das Ende des horizontal liegenden Schenkels
das Achslagergehäuse 4 aufnimmt oder selbst als solches ausgebildet ist. Der senkrechte
Schenkel des Winkelhebels ist mit einer Stange 6 verbunden, die die im Achslager
4 auftretenden vertikalen Kräfte auf die zugehörige horizontal liegende Feder 7
überträgt. Diese Federn stützen sich gegen die an den Längsteilen des Rahmens angebrachten
Widerlager 8 ab. Die das Achslager 4 treffenden vertikalen Stöße wirken sich also
als horizontale Kräfte über das Widerlager 8 auf den Rahmen aus. Diese Kräfte haben
also nicht,- wie bei einigen bekannten Drehgestellen, eine Drehung des Rahmens um
eine horizontale Achse zur Folge, sondern versuchen - wie bei anderen Ausführungen
bekannt - den Rahmen in seiner Längsrichtung zu verschieben. Der Trägheitswiderstand
des Rahmens gegen solche Verschiebungen ist aber, zumal dabei nicht nur die Masse
des Rahmens, sondern auch die Masse des mit ihm verbundenen anderen Radsatzes beschleunigt
werden muß, sehr viel größer als der Trägheitawiderstand gegen eine Drehbewegung.
Da die Kräfte in der Hauptsache durch die Achslenkerfeder aufgenommen werden, sind
die Kräfte, die im Lager 5 vom Achslenker auf den Rahmen übertragen werden, sehr
viel geringer als die am Achslager auftretenden Kräfte.
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Die Federn 7 können so kurz gehalten bzw. so nahe an die Achslenker
herangerückt sein, daß zwischen den Widerlagern 8, gegen die sich die Federn abstützen,
genügend Raum zur Verfügung zur Unterbringung der Wiege 9 und der Wiegenfedern 10
steht. Zu diesem Zweck sind die Längsteile 2 des Rahmens mit Durchbrechungen 11
versehen. Die unteren Enden der Federn 10 ruhen auf einem Träger 12, der in zwei
Pendeln 13 aufgehängt ist, die durch Öffnungen 14 durch den Träger und die Widerlager
8 geführt und am oberen Ende der als Konsolen ausgebildeten Widerlager aufgehängt
sind. Auf diese Weise wird in bekannter Weise eine verhältnismäßig große Pendellänge
der Wiegenpendel und der Federn und damit eine entsprechend niedrige Eigenfrequenz,
die in der Größenordnung von 1 Hz liegt, erreicht.
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Diese Konstruktion hat noch den weiteren Vorteil, daß die unteren
Enden der Pendel leicht zugängig sind, so daß durch Herausziehen der Verbindungsbolzen
15 die Träger 12 abgenommen und die Federn 10 nach unten herausgenommen werden können.
Auf diese Weise sind Reparaturarbeiten an der Wiegenfederung sehr einfach durchzuführen.
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Die Auflageflächen 16, mit denen der Wagenkasten auf der Wiege 9 aufliegt,
sind ebenfalls in der gleichen senkrechten Ebene angeordnet wie die Wiegenfedern
und die Achslenkerfedern, so daß die von der Wiege auf den Wagenkasten und umgekehrt
übertragenen Kräfte ebenfalls in der gleichen senkrechten Ebene liegen wie die übrigen
am Drehgestell auftretenden Kräfte.
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Die Längsteile 2 des Drehgestelles, die in den Abbildungen abgebrochen
gezeichnet sind, können an sich an der Stelle, an der die Achslenker befestigt sind,
enden. Sind vor und hinter den Rädern liegende Querteile etwa zur Befestigung des
Bremsgestänges oder aus anderen Gründen erforderlich, so können diese vorgesehen,
aber da sie aus Festigkeitsgründen nicht erforderlich sind, verhältnismäßig leicht
und schwach gehalten werden.