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Federnd ausgebildete Pendelstütze zur Abstützung des Wagenkastens
von Schienenfahrzeugen Bei zwei in Bezug aufeinander ausschlagenden Fahrzeugteilen.
oder Gestellen von Schienenfahrzeugen werden nicht nur im Bereich der Gelenke, Kupplungen
und Drehzapfen, sondern auch an anderen Stellen unmittelbar zwischen deren Rahmen
sogenannte Stellvorrichtungen eingeschaltet. Diese Abstütz- bzw. Stellvorrichtungen
müssen einerseits äußere und innere waagerecht quergerichtete Kräfte aufnehmen können
und andererseits die Fähigkeit besitzen, das ausschlagende Nebengestell zum Hauptgestell
durch selbsterzeugte Reaktionskräfte zurückzuziehen bzw. zurückzudrücken.
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Solche Stellvorrichtungen bestehen z. B. zum Auffangen der quer zu
den Schienen auftretenden Stöße bei zwei- oder mehrachsigen Drehgestellen von Schienenfahrzeugen
aus querbeweglichen Wiegen, auf denen der Wagenkasten mittels eines Drehzapfens
oder seitlicher Gleitbacken aufruht: Hierbei sind diese Wiegen unter Zuhilfenahme
von Hängependeln auf dem Rahmen des Drehgestells befestigt.
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Es sind weiterhin Konstruktionen bekannt, bei welchen der Wagenkasten
unmittelbar über Zuggehänge auf das Federsystem des Drehgestellrahmens abgestützt
wird. In diesen Fällen muß das Gehänge auch die Querbewegungen des Wagenkastens
aufnehmen. Bei einer ähnlichen Anordnung ist es auch bekannt, statt der Zuggehänge
an den Enden von Blattfedern in sich starre Pendelstützen anzuordnen, die in räumlich
beweglichen Gelenken auf den Enden von Blattfedern gehalten sind. Die Blattfedern
sind mit ihren Bunden auf den Gehäusen der Radsatzlager gehalten. Der Rahmen des
Fahrgestells stützt sich in zylindrischen Wälzflächen auf zylindrischen Pendelflächen
ab, wobei der Krümmungshalbmesser der Wälzflächen des Fahrgestellrahmens wesentlich
größer ist als der Krümmungshalbmesser der Wälzflächen der Pendelstütze.
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Die bisher bekannten Vorschläge für die Abstützung -des Wagenkastens
sind sowohl in bezug auf die Werkstoffaufwendungen wie auch in bezug auf die Herstellungskosten
unbefriedigend. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Lagerung des Gehänges als auch
der Ausbildung des Gehänges selbst. Ein weiterer Nachteil besteht darin, däß in
zählreichen Fällen auch die Unterbringung der Aufhängeorgane Schwierigkeiten macht
und zu umständlichen und vor allem in der Herstellung teuren Konstruktionsgebilden
führt.
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Abweichend von diesen Anordnungen betrifft die Erfindung eine federnd
ausgebildete Pendelstütze als fertige Baueinheit zur Abstützung des Wagenkastens
; von Schienenfahrzeugen auf zwei- oder mehrachsigen Drehgestellen. Federteller
und Auflager der Pendelstütze sollen zylindrische Wälzflächen haben, wobei der Krümmungshalbmesser
des Auflagers wesentlich größer sein soll als der Krümmungshalbmesser des Federtellers.
Federteller und Auflager sollen gegen seitliche Verschiebungen gegeneinander gesichert
sein.
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Bei einer bekannten Pendelstütze dieser Art sind Federteller und Auflager
durch einen Stift gegen seitliche Verschiebungen gegeneinander gesichert. Der Stift
ist in dem Auflager gehalten und ragt in den Federteller hinein. Bei dieser Anordnung
wird es als Nachteil angesehen, daß sowohl der Federteller als auch die Wälzfläche
für die Sicherung gegen seitliche Verschiebung vorbereitet sein müssen, indem in
die Wälzfläche der Stift eingesetzt und in dem Federteller die Bohrung vorgesehen
sein muß, in die der Stift hineinragt. Außerdem wird die Beanspruchung des Stiftes
durch die Führungskräfte eine erhebliche sein, so daß er vorzeitiger Zerstörung
ausgesetzt sein kann.
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Statt des Stiftes zur Sicherung gegen seitliche Verschiebungen von
Federteller und Auflager gegeneinander schlägt die Erfindung seitliche Führungsschienen
der Auflagerplatte vor, wobei die Führungsschienen sich nach oben verjüngende Flächen
aufweisen und sich zur seitlichen Begrenzung an den Federtellerrand anlegen.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung hat gegenüber der bekannten Anordnung
mit federndem Stützpendel und Führungsstift den Vorteil, daß lediglich die Auflagerplatte
(Wälzfläche) mit den seitlichen Führungsschienen versehen sein muß und der Federteller
keiner besonderen Vorbereitung zur Begrenzung der seitlichen Bewegungen zwischen
Federteller und Auflagerplatte bedarf. Die Flächenpressung zwischen Federtellerrand
und Führungsschienen ist geringer als die Flächenpressung zwischen Federteller und
Führungsstift
bei der bekäünten Anordnung, so daß die Mittel zur Begrenzung der seitlichen Bewegungen
zwischen Federteller und Wälzflächen bei der Pendelstütze der -Erfindung geringerem
Verschleiß unter- -worfen sind als bei der bekannten Anordnung.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung kann das Verhältnis der Krümmungshalbmesser
der Zylinderflächen, der Auflagerplatte und - des unteren Federtellers 2:1 betragen,
ünd'defnentsprechend können die Führungsflächen der Führuhgsschienen ebene Flächen
sein. Dies bringt den Vorteil -der besonders einfachen Herstellung der Anordnun
; weil die Herstellung der ebenen Führungsflächen k ine fertigungstechnischen Schwierigkeiten
bietet. Ist das Verhältnis- der Krümmungshalbmesser nicht 2:1, dann müssen die Führungsflächen
eine Kurvenform. haben, deren Herstellung schwieriger ist als die Herstellung der
ebenen Führungsflächen. -In der Zeichnung sind schematisch einige Ausführungsbeispiele
einer federnden Pendelstütze gemäß der Erfindung veranschaulicht: Die Erfindung
ist jedoch nicht an die hier dargestellten baulichen Einzelheiten gebunden. Es zeigt
Fig.1 die Anordnung- :eirier Pendelstütze im lotrechten Schnitt mit einer Teildarstellung
des Wagenkastens und des Drehgestells, .
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Fig.2 die Pendelstütze in-etwas größerem Maßstab im Längsschnitt mit
Gummilagerung am oberen Federteller, Fig. 3 eine Teildarstellung einer abgeänderten
Ausführungsform mit Kugelkalotte am oberen Federteller, - -Fig. 4 eine Abänderung
gegenüber Fig. 2 bezüglich des Verhältnisses von Krümmungsradius des unteren Federtellers
und Höhe der Pendelstütze.
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Der Erfindungsgedanke ist nach Fig. 1 z. B. für den -Fall der Abstützung
des Wagenkastens auf einem zwei- oder mehrachsigen Drehgestell verkörpert. Der Wagenkasten
ruht unter Zwischenschaltung von zwei oder mehreren z. B. auf -jeder Wagenseite
angeordneten Pendelstützen 1 unmittelbar auf dem Drehgestellrahmen 2, wobei
jede -Pendelstütze 1 aus einem oberen Federteller 3 und einem. unteren
Federteller 4
in der nachstehend näher beschriebenen Form und der zwischen
diesen Teilen angeordneten Tragfeder besteht. Die Pendelstütze ist ein in sich abgeschlossenes
Federsystem mit der besonderen Fähigkeit, daß sie quer zur Pendelstützenachse auftretenden
Kräften entsprechende Reaktionskräfte entgegensetzt, wobei diese Reaktionskräfte
ausschließlich durch die besondere Formgebung der Federteller und ihrer Stützplatten
erzeugt werden.
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Es ist ohne weiteres möglich, die Anordnung so zu treffen, daß sich
der Wagenkasten über die seitlich angeordneten, in sich abgefederten Pendelstützen
1 auf den Längsträgerrahmen des Drehgestells abstützt, wobei das gesamte Gewicht
des Wagenkastens allein von diesen Pendelstützen 1 übertragen wird und der Drehzapfen
5 unbelastet bleibt. Es sind aber auch Anordnungen denkbar, bei welchen der Drehzapfen
zur teilweisen Übertragung des Gewichtes des Wagenkastens herangezogen wird. In
beiden Fällen muß das mittlere Führungszapfenlager 6 im Drehgestellrahmen eine nach
beiden Wagenquerrichtungen zwängungsfreie Verschiebung zulassen. Das mittlere Zapfenlager
kann mit Hilfe von Schaken aufgehängt werden. Gegebenenfalls kann auch bei einer
derartigen Ausführungsform durch die Anordnung von Blatt- oder Schraubenfedern eine
zusätzliche Rückstellkraft für den Wagenkasten erreicht werden. Die Pendelstütze
besteht, wie Fig.1 zeigt, aus einem oberen Federteller 3, einem unteren Federteller
4 und in diesem Beispiel einer zwischen diesen beiden Tellern angeordneten Schraubenfeder.
Der obere Federteller kann, wie Fig.2 veranschaulicht, unter Zwischenschaltung einer
geeigneten Gummi-Metall-Verbindung (Gummilager 7), z. B. über einen entsprechenden
Bolzen, eine Druckplatte 8 tragen, die ihrerseits bei 9 als Gleitplatte ausgebildet
ist. Es ist auch möglich, einen als Kugelkalotte ausgebildeten Kopf 10 zu
verwenden, der in eine entsprechend gestaltete Lagerpfanne 11 eingreift (Fig.
3 und 4). An Stelle der Einschaltung einer Gummi-Metall-Verbindung kann man dem
oberen Federteller auch eine teilzylinderförmige Ausbildung geben, wobei die Achse
des ergänzt gedachten Zylinders in Wagenlängsrichtung verläuft. Der so ausgebildete
Federteller trägt dann eine entsprechend geformte Auflagerplatte. Auf diese Art
und Weise ist die Möglichkeit gegeben, daß die Pendelstütze 1 bei eintretenden Querbewegungen
des Wagenkastens schwenken kann. Die obere Druckplatte ist gleichzeitig mit bekannten
Mitteln als Gleitplatte - ausgebildet. Sie wird durch Führungen 12 (Fig. 3), die
auf der oberen Platte vorgesehen sind, am Untergestell des Wagenkastens in einem
Kreisbogen geführt, dessen Mittelpunkt der Führungszapfen 5 (Fig. 1) ist.
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Der untere Federteller 4 ist als Teil eines Kreiszylinders ausgebildet,
dessen gedachte Achse parallel zur Längsrichtung des Wagens verläuft und dessen
Radius halb so groß ist wie derjenige der-ebenfalls als Teil eines Kreiszylinders
ausgebildeten Auflagerplatte 13 (Fig. 2), auf welcher sich der untere Federteller
4 abwälzt. Die Auflagerplatte 13 weist seitliche Führungsschienen 14 mit sich nach
oben verjüngenden ebenen Führungsflächen auf, an denen der untere Federteller 4
mit seinem Rand anliegt. Durch die Ausbildung des unteren Federtellers als Teil
des Kreiszylinders mit einem halb so großen Halbmesser, wie ihn der Teil des Kreiszylinders
der Auflagerplatte 13 hat, wird, geometrisch gesehen, ein Paar kardanischer Kreise
erzielt.
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Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform in bezug auf die Anordnung
der Pendelstütze 1, bei welcher der Auflagepunkt des oberen Federtellers 3 in die
gedachte Achse des Kreiszylinderabschnitts verlegt ist, nach welchem der untere
Federteller 4 geformt ist, beschreibt .der vorgenannte Punkt einen Kreisbogen, wodurch
der Wagenkasten gehoben wird. Bei einer Bewegung des Wagenkastens um ein bestimmtes
Maß nach links eilt der Aufstandspunkt zwischen dem unteren Federteller 4 und seiner
Auflage 13 um das doppelte Maß vor. Dadurch ergibt sich zwangsweise eine Rückstellkraft.
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Es besteht nun ohne weiteres die Möglichkeit, durch Änderung der Halbmesser
des unteren Federtellers und seiner Auflagerplatte, jedoch unter Beibehaltung des
Verhältnisses der beiden von 1:2, die Rückstellkraft in beliebigem Umfang zu vergrößern
oder zu verkleinern. Fällt nämlich,.. wie in Fig. 4 dargestellt, der Auflagepunkt
des oberen Federtellers nicht mit der gedachten Achse des Zylinderabschnitts des
unteren Federtellers zusammen, sondern liegt er unterhalb, d. h. ist der Halbmesser
des unteren Federtellers größer als die Höhe h der Stütze 1 (was dazu zwingt, den
Kreiszylinder der unteren Federplatte gleichfalls größer zu gestalten), so- beschreibt
der obere Auflagepunkt der Pendelstütze- eine Ellipse. Bei ein und demselben Maß
der Querbewegung des Wagenkastens wird dieser bei einer solchen Ausführungsform
somit
höher angehoben, der Aufstandspunkt eilt der Querbewegung
des Wagenkastens rascher vor und man erreicht eine größere Rückstellkraft.