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Seitliche Brückenabstützung zwischen Drehgestell und Hauptrahmen von
Schienenfahrzeugen mittels Gummifedern Die Erfindung bezieht sich auf eine seitliche
Brückenabstützung zwischen Drehgestell und Hauptrahmen von Schienenfahrzeugen mittels
Gummifedern.
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Bei den bekannten seitlichen Abstützungen dieser Art sind als Gummifedern
quaderförmige Gummimetallblöcke vorgesehen, deren eine Metallfläche an der Brücke
bzw. dem Hauptrahmen befestigt und deren andere Metallfläche unmittelbar oder mittelbar
über eine Verschleißauflage auf einer Gleitfläche des Drehgestellrahmens aufliegt.
Jeder Gummimetallblock kann dabei mit einer oder mehreren einvulkanisierten Metallzwischenlagen
versehen sein. Die Federcharakteristik eines solchen Gummimetallblocks ist verhältnismäßig
hart und nur schwach progressiv. Der Verschleiß an den Gleitflächen ist infolge
der ungünstigen Schmierungsverhältnisse und bei Schrägstellen des Drehgestells gegenüber
der Brücke auch infolge der ungleichmäßigen Belastungsverhältnisse groß, selbst
wenn in einer Bewegungsrichtung alle Bewegungen ausschließlich durch den Gummi des
Gummimetallblocks aufgenommen werden.
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Die Dämpfung der seitlichen Abstützung entspricht der Eigendämpfung
der verwendeten Gummisorte, die, falls gute Federungseigenschaften verlangt werden,
verhältnismäßig klein ist, so daß für gute Laufeigenschaften zusätzlich noch hydraulische
Stoßdämpfer vorgesehen werden müssen. Hydraulische Stoßdämpfer sind aber sowohl
in der Anschaffung als auch im Unterhalt teuer.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine praktisch
verschleißfreie seitliche Brückenabstützung zu schaffen, die bei guten Federungs-
und Dämpfungseigenschaften, nur geringe Anschaffungs-und Unterhaltungskosten erfordert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Kombination folgender einzeln an
sich bekannter Merkmale vorgeschlagen: a) jede Gummifeder besteht aus einem lose
zwischen einem äußeren und einem inneren Abstützkörper eingelegten Gummihohlkegel,
b) der Kegelwinkel jedes Gummihohlkegels beträgt höchstens 30°, c) jeder Gummihohlkegel
hat mindestens einen auf Druck beanspruchten Ringwulst, d) ein Abstützkörper mindestens
eines Gummihohlkegels ist über ein beschränkt beweglich angeordnetes Gleitstück
gegen eine an einem Fahrzeugteil befestigte Gleitplatte abgestützt.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, daß den beiden Abstützkörpern einer
Gummifeder mindestens eine in Federungsrichtung bewegliche Hilfsführung zugeordnet
ist, deren Führungsflächen einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen.
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Gummihohlkegel sind an sich in vielen Bauarten bekannt. Die Gummihohlkegel
sind dabei lose zwischen ihren Abstützflächen eingelegt oder zwischen diese einvulkanisiert
oder eingeklebt. Ihr Kegelwinkel reicht von wenigen Grad bis zu etwa 90°. An einem
oder beiden Enden der Gummihohlkegel kann dabei ein Ringwulst vorgesehen sein, der
entweder ständig oder nur bei großen Belastungen mitträgt. Gemeinsam ist allen diesen
Gummihohlkegeln, daß sie immer nur etwa die Dämpfung ergeben, die der verwendeten
Gummimischung entspricht. Damit ist jedoch keine Lösung der Erfindungsaufgabe möglich,
die erst durch die gekennzeichneten, an sich bekannten Merkmale a) bis c) im Zusammenhang
mit dem ebenfalls an sich bekannten Merkmal d) gewährleistet ist, das eine zusätzliche
Dämpfung der Drehbewegungen zwischen Drehgestell und Hauptrahmen ergibt.
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Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird insofern eine günstige Lösung
der Erfindungsaufgabe gewährleistet, als durch diese Ausbildung der Gummifedern
ein großer, stark progressiver Federweg und eine hohe Dämpfung erzielt wird. Durch
die Anordnung eines beschränkt raumbeweglichen Gelenkes mit Gleitplatte wird, wie
bereits dargelegt, eine Dämpfung der Drehbewegungen des Drehgestells sowie eine
gleichmäßige Lastverteilung auf den Gleitflächen erzielt und schließlich jede Gummifeder
lediglich durch lotrechte Kräfte belastet, so daß einseitige überlastungen vermieden
werden. Ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist noch darin zu sehen,
daß Wankschwingungen der Brücke infolge der guten Dämpfung und der progressiven
Federkennlinie der seitlichen Abstützungen, insbesondere bei Verwen-
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eines oder mehrerer Gummihohlkegelstümpfe als Drehzapfen, ganz wesentlich vermindert
werden, ohne daß dabei eine hart wirkende Federung zwischen Drehgestell und Brücke
vorgesehen werden muß. Dies ist ein Vorteil, der bei Drehgestellfahrzeugen mit innengelagerten
Radsätzen, bei denen eine harte Primärfederung vorgesehen werden muß, ganz besonders
ins Gewicht fällt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
jeweils in einem lotrechten Längsmittelschnitt schematisch dargestellt. Es zeigt
Abb. 1 eine seitliche Abstützung mit zwei Gummihohlkegelstümpfen mit einer zwischen
diesen angeordneten Hilfsführung und Abb. 2 eine seitliche Abstützung mit zwei Gummihohlkegelstümpfen
und zwei koaxialen Hilfsführungen. Bei einem mit Drehgestellen 1 versehenen Schienenfahrzeug
sind zum Übertragen der lotrechten Kräfte als seitliche Brückenabstützung zwischen
dem den Wagen- bzw. Lokomotivkasten aufnehmenden Hauptrahmen 2 und jedem Drehgestell
1 zwei Gummifedern 3 mit einer Hilfsführung 4 vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel
gemäß Abb.1 ist am Hauptrahmen 2 eine Gleitplatte 5 mit einer dem Drehgestell l
zugekehrten Abstützfläche fest angeordnet, gegen die sich ein am Außenmantel zylindrisches
Gleitstück 6 mit seiner einen eben ausgebildeten Stirnfläche abstützt. Die andere
dem Drehgestell 1
zugekehrte Stirnfläche dieses Gleitstückes 6 ist kugelkalottenförmig
nach außen gewölbt und in einer entsprechenden, pfannenartig ausgebildeten Vertiefung
eines Widerlagers 7, das in einem Querhaupt 8 eingelassen ist, beschränkt beweglich
gelagert.
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Die dem Hauptrahmen 2 zugekehrte Stirnfläche dieses Querhauptes 8
ist mit einem ringförmig angeordneten Kragen 9 versehen, der das Widerlager 7 und
die Gleitplatte 5 koaxial mit großem seitlichem Spiel umschließt. Auf dem freien
Rand des Kragens 9 liegt eine ebene, mit dem Hauptrahmen 2 durch in der Zeichnung
nicht dargestellte Mittel verbundene federnde Abdeckscheibe 10 auf, die den durch
das Querhaupt 8 und den Kragen 9 gebildeten und in sich das Gleitstück 6 und die
Gleitplatte 5 aufnehmenden topfförmigen Behälter öldicht abschließt. Die dem Kragen
9 abgekehrte Stirnfläche des Querhauptes 8 weist koaxial zum Widerlager 7 einen
hohlzylindrischen Ansatz 11 auf, dessen freies Ende als Rohr 12 ausgebildet ist.
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Symmetrisch zu seiner lotrechten und quer zur Fahrtrichtung liegenden
Längsmittelebene sind die beiden Gummifedern 3 vorgesehen, deren jede aus einem
lose zwischen einem inneren und einem äußeren Abstützkörper 13 bzw. 14 eingelegten
Gummihohlkegel 15 besteht. Jeder innere Abstützkörper 13 weist die Form eines auf
die Spitze gestellten Hohlkegelstumpfes auf, der im Bereiche seines den größten
Querschnitt aufweisenden, dem Hauptrahmen 2 zugewandten Endes mit einem Ringflansch
16 versehen ist. Am freien Rand dieses Ringflansches 16 ist ein dem Drehgestell
1 zugekehrter Ringkragen 17 und an der dem Querhaupt 8 zuliegenden Stirnfläche
des Ringflansches 16 ein koaxialer Ringbund 18 vorgesehen. Der Ringkragen 17 am
Ringflansch 16 dient zum Abstützen des Gummihohlkegels 15. Der Ringbund 18 des Abstützkörpers
13 liegt in einer entsprechenden Vertiefung des Querhauptes 8 und verhindert ein
seitliches Verschieben der Gummifeiler 3. Jeder innere Abstützkörper 13 wird koaxial
und mit radialem Spiel von einem äußeren Abstützkörper 14 umschlossen, der ebenfalls
hohlkegelstumpfförmig ausgebildet ist und dessen Innenmantel den gleichen Kegelwinkel,
nämlich höchstens 30c, wie der Außenmantel des inneren Abstützkörpers 13 aufweist.
Dabei ist der äußere Abstützkörper 14 fest im Rahmen des Drehgestells 1 angeordnet
und umschließt den inneren Abstützkörper 13 im Bereiche dessen vom Hauptrahmen 2
abgewandten Endes bis etwa in halbe Höhe.
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Zwischen zwei einander zugeordneten Abstützkörpern 13 und 14 ist jeweils
ein Gummihohlkegel 3 lose eingelegt, der an seinem den größeren Durchmesser aufweisenden
Ende einen nach außen gerichteten Ringwulst 19 mit etwa zylindrischem Außenmantel
aufweist und zum federnden Aufnehmen der zwischen dem Hauptrahmen 2 und dem Drehgestell
1 auftretenden Relativbewegungen und insbesondere zu deren Dämpfung dient. Jeder
äußere Abstützkörper 14, der zum Abstützen der zugeordneten Stirnfläche des Ringwulstes
19 dient, während die andere Stirnfläche des Ringwulstes 19 auf dem Ringflansch
16 des inneren Abstützkörpers 13 aufliegt, weist an seinem erweiterten Ende einen
Flansch 20 auf. Die äußeren Abstützkörper 14 sind über ihre Flansche 20 zu
einem als Stahlgußteil ausgebildeten Bauteil zusammengefaßt und bilden jeweils ein
weiteres Querhaupt 21, das zwischen den beiden Gummifedern 3 in ein teleskopartig
in das Rohr 12 des hohlzylindrischen Ansatzes 11 hineinragendes und koaxial zu diesem
liegendes Rohrstück 22 übergeht. Das Rohr 12 bildet zusammen mit dem in dieses mit
radialem Spiel hineinragenden Rohrstück 22 des unteren Querhauptes 21 die Hilfsführung
4, wobei die einander zugekehrten Mantelflächen des Rohres 12 und des Rohrstückes
22 durch verschleißfeste Auflagen, im Falle des Ausführungsbeispieles durch Manganhartstahlbüchsen
23 bewehrt sind, um einen vorzeitigen Verschleiß der bei einer relativen radialen
Verschiebung miteinander in Eingriff kommenden Mantelflächen zu verhindern. Das
Spiel zwischen den Führungsflächen der Hilfsführung 4 ist so groß, daß ein Aufeinandergleiten
der Mantelflächen nur bei sehr starker Beanspruchung erfolgt und in der Hauptsache
die Führung durch die Gummihohlkegel3 übernommen wird.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. 1 dadurch, daß an Stelle von nur einer zwei koaxial zueinander angeordnete
Hilfsführungen 24 und 25 vorgesehen sind. Bei dieser Anordnung sind an dem durch
die Flansche 20 der äußeren Abstützkörper 14 gebildeten unteren Querhaupt 21 zwei
koaxiale Rohrstücke 26 und 27 vorgesehen, deren eines, 26, wie beim Ausführungsbeispiel
nach Abb. 1 dem Hauptrahmen 2 zugewandt ist, das von einem mit dem hohlzylindrischen
Ansatz 11 verbundenen Rohr 12 des oberen Querhauptes 8 mit radialem Spiel umschlossen
wird, während das andere, nach unten gerichtete Rohrstück 27 den Rahmen des Drehgestells
1 mit Spiel durchsetzt. Dieses Rohrstück 27 wird in gleicher Weise von einem äußeren
Rohrstück 28 mit Spiel umschlossen, das in einem Steg 29 angeordnet ist, von dem
jedes Ende eine Hülse 30 aufweist. Jeweils eine Hülse 30 nimmt einen am freien Ende
des inneren Abstützkörpers 13 vorgesehenen Paßbolzen 31 auf, so daß das äußere Rohrstück
28 der unteren Hilfsführung 25 über die Hülsen 30 und die
inneren
Abstützkörper 13 mit dem das Widerlager 7 aufnehmenden Querhaupt 8 verbunden ist.
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Um einen festen Sitz der Hülse 30 auf dem zugehörigen Paßbolzen 31
zu gewährleisten, ist am freien Ende jedes Paßbolzens 31 ein Gewindebolzen 32 vorgesehen,
auf den eine in üblicher Weise sicherbare Mutter 33 aufgeschraubt ist, welche die
Hülse 30 gegen eine Schulter 34 des Paßbolzens 31 drückt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die einander gegenüberliegenden Mantelflächen der Hilfsführungen 24, 25 mit
Manganhartstahlbüchsen 35 bestückt, um einen Verschleiß der miteinander in Eingriff
kommenden Flächen praktisch auszuschließen.
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Es ist auch möglich, an Stelle einer dieser Manganhartstahlbüchsen
35 sich nur über Teile des Mantelumfanges erstreckende, segmentförmig ausgebildete
Anschläge aus einem verschleißfesten Werkstoff vorzusehen, wodurch eine Einsparung
an dem verhältnismäßig teuren und schwer bearbeitbaren Manganhartstahl erzielt wird.
An Stelle von zwei Gummihohlkegeln für jeweils eine seitliche Abstützung ist es
auch möglich, einen einzigen oder mehr als zwei Gummihohlkegel vorzusehen. Es ist
dabei lediglich die Hilfsführung entsprechend zu ändern. Die Hilfsführungen müssen
keinesfalls zylindrisch ausgebildet sein; sie können vielmehr auch die Form eines
Prismas mit einem beliebigen regelmäßigen Vieleck, beispielsweise einem Quadrat
als Querschnitt, aufweisen.
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Die Ansprüche 4 und 5 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung
mit dem Anspruch 1.