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Achslagerführung und Federung für die Radsätze von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Achslagerführung und: Federung für die Radsätze
von Schienenfahrzeugen unter Verwendung von lotrecht angeordneten kegelstumpfförmigen
Gummielementen, die zwischen paarweise koaxialen Abstützfläohen der Achslagergehäuse
und des Rahmens angeordnet sind.
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Bei diesen bekannten Achslagerführungen und Federungen sind die kegeligen
Abstützflächen der Gummielemente und,die zugeordneten Abstützflächen am Achslagergehäuse
bzw. am Rahmen stufenförmig ausgebildet, wobei die Stufenflächen der Gummielemente
spitze und :die der Aufnahmekörper rechte Winkel einschließen, so daß die gegenseitig
zur Auflage. kommenden Abstützflächen einander nicht unmittelbar entsprechen. Damit
wird zwar eine weiche Federkennlinie und ein großer Federweg erzielt, eine Dauerhaltbarkelt
und damit die Brauchbarkeit für Fahrzeugfederungen ist jedoch wegen der hohen Zugspannungen
in den Kerben der Abstützflächen der Gummielemente nicht gegeben. Infolge des stufenförmigen,
formschlüssigen Ineinandergreifens der Abstützflächen .ist ein Gleiten des Gummis
auf den Aufnahmekörpern unmöglich, so daß die Dämpfung der Gummielemente, worunter
die durch das Gummielement vernichtete Stoßenergie zu verstehen ist, nur der Eigendämpfung,
d. h. der inneren Dämpfung der verwendetem Gummiqualität entspricht und daher meist
ungenügend. ist. Denn für Gummifedern können erfahrungsgemäß nur Gummimischungen
mit geringer Dämpfung verwendet werden, da nur diese genügend elastisch sind. Zudem
ist die Starrheit d er Führung in waagerechter Ebene nicht über den gesamten Federweg
ausreichend; um eine einen guten Fahrzeuglauf gewährleistende Achsführung zu ermöglichen,
insbesondere dann nicht, wenn für jedes Achslagergehäuse nur ein Gummielement und
eine praktisch zur Querführung unbrauchbare Schraubenfeder vorgesehen sind. Um wenigstens
etwas bessere Führungsverhältnisse zu schaffen, sind jeweils die beiden Achslagergehäuse
reines Radsatzes durch ein die Achswelle umschließendes Rohr miteinander starr verbunden.
Damit ist rdiese Achslagerführung und Federung auf innengelagerte Radsätze beschränkt.
Das Verbindungsrohr bereutet außerdem beim Antrieb von Treibradsätzen große Schwierigkeiten,
:da :der Zutritt zur Achswelle nur mit erheblichem technischem Aufwand möglich ist,
wie dies auch durch eine Achslagerführung und Federung mittels kegelstumpfförrnig
angeordneter zylindTischex Guxnmthülsenfedern bekannt ist. Dabei sind die Achsleger
noch zusätzlich durch weitere Längs- und Querverbindungen zu. einem in such ecksteifen
Rahmen, verbunden, auf dem der eigentliche Drehgestellrahmen über die Gummihülsenfeder
abgestützt ist. Damit ist zwar eine einwandfreie Achsführung gegeben, der Aufwand
und' die ungefederrten Massen sind jedoch untragbar hoch. Diese beiden bekannten
Achslagerführungen und Federungen konnten infolge dieser grundsätzlichen Mängel
nicht angewandt werden und sind daher praktisch auch nie bekanntgeworden.
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Bekannt sind[ weiterhin Gummihohlkegelstümpfe mit glatten Abstützflächen,
die der Form der Abstützflächen der Abstwtzkörper entsprechen; für Dreh- und Kippzapfen
zwischen. den Drehgestellen und. dem Hauptrahmen von Schienenfahrzeugen. Da Drehzapfen
stets die Funktion eines beschränkt raumbeweglicher Gelenks aufweisen müssen, um
Entgleisungssicherheit zu gewährleisten, ferner nur im Zusammenhang mit seitlichen
Abstützungen verwendet werden, so daß sie nicht allein ,tragen und wirken, außerdem
die Größe der Längs- und Querbeweglichkeit im, waagerechter Ebene keine Rolle spielt
und im Gegenteil erzne gewisse Längs- und/oder Querbeweglichkeit sogar erwünscht
ist, um schließlich das bereits gefederte Drehgestell mit erheblicher Masse mit
dem Hauptrahmen und seinem Aufbau mit noch größerer Masse zu verbinden, so daß nur
verhältnismäßig beruhigte langsame Schwingungen aufzunehmen sind, kann nicht ohne
weiteres erwartet werden, daß diese Elemente auch für Achslagerführungen und Federungen
geeignet sind. Denn bei diesen ist eine möglichst genaue Geradführung in lotrechter
Richtung, die höchstens ein Kippen bei Schrägstellung der Achse erlaubt, mit großer
Längssteifheit, erheblicher Stoßaufnahmefähigkeit und vor allem guter Dämpfung erforderlich.
Demgegenüber
besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die AchslageTführung und Federung gemäß
der eingangsgenannten Gattung derart zu verbessern; daß sie neben den gattungseigenen
Vorteilen wie Wartungs- und Verschleißfreiheit die Vorteile hinsichtlich geringen
Gewichtes und Platzbedarfs, Geradführung, Dämpfung und Stoßaufnahmefähigkeit aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird. vorgeschlagen, daß jedes Achslagergehäuse
gegenüber dem Rahmen über mindestens zwei, das Achslagergehäuse zwischen sich aufnehmende,
an sich bekannte topfförmige Gummihohlkegelstümpfe mit glatten Abstützflächen abgestützt
ist, die den Abstützflächen der Aufnahmekörper am Achslagergehäuse bzw. am Rahmen
der Form nach entsprechen.
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Durch diese Maßnahmen wird insofern; eine vorteilhafte Lösung der
Erfindungsaufgabe gewährleistet, als es damit möglich ist, schwerste Schienenfahrzeuge
mit einer einfachen verschleiß- und wartungsfreien Achslagarführung und Federung
zu: versehen, deren Platzbedarf und Gewicht geringer ist als der der üblichen metallischen
Aclhslagerführungen und Fede-
rungen. Die einzelnen Achslagergehäuse sind
in gewohnter Weise voneinander unabhängig, so daß die Achslagerführung und Federung
gemäß der Erfindung sowohl für innen- wie auch für außengelagerte Radsätze mit beliebigem
Antrieb verwendet werden kann. Ein Einvulkanisieren der Gummiihohlkegelstümpfe zwischen
ihre Abstützkörper ist nicht erforderlich, .da entgegen allem Erwartungen ein Abheben
unter den üblichen Betriebsbedingungen auch dann nicht edntrüt, wenn die Gummihohlkegelstümpfe
nicht gegeneinander verspannt sind. Die Dämpfung der Gummihohlkegelstümpfe liegt
erwiesenermaßen höher als die der verwendeten Gummimischung, ohne daß dabei ein
Zerreiben der Gummihohlkegelstümpfe an ihrem Abstützflächen erfolgt. Die Führung
jedes Achslagergehäuses in Längs- und Querrichtung ist infolge der mindestens paarweisem,
Anordnung dar Gummihohlkegelstümpfe und ihrer geringen Nachgiebigkeit in diesen
Richtungen praktisch spielfrei und unnachgiebig, ohne jedoch Stöße ummittelbar und
urgedämpft auf den Rahmen bzw. den Wagenkasten zu übertragen. Eine Zeastörung ,der
Gummihohlkegelstümpfe durch Überlastung ist nicht zu befürchten, so,daß besondere
Aufsitzflächem zum Schutz der Federung nicht notwendig sind. Selbst bei vollständiger
Zerstörung der Gummihohlkegelstümpfe wäre jedoch ein. freies Herausfallen der Radsätze
unmöglich, weil auf jeden Fall die metallischen Aufnahmekörper der Gummihohlkegelstümpfe
ineinanderliegen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb.1 eine Achslagerführung und: Federung .im Quermnittelschnitt, Abb.
2 desgleichen im Schnitt längs der Linie 11-II in Abb.1. Abb.3 eine in Rahmenlängsrichtung
verstellbare Achslage;rführung und; Federung im Quermittelschnitt, Abb. 4 desgleichen
im Schnitt längs der Linie IV-IV in Abb. 3.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 und 2 ist der Lagerzapfen 1
der Achswelle fest in dem .durch einen Sprengring 2 gesicherten Innenring
3 :eines Pendelrollenlagers gelagert, dessen Außenring 4 in .der Quenmittelebene
des Achslagergehäuses 5 angeordnet ist. Der Außenring 4 des Pendelrollenlagers
wird hierzu -durch beidseitig angebrachte Distanzringe 6 gehalten, von >denen der
außenseitige unmittelbar auf einen im Achslagergehäuse 5 vorgesehenen Sprengring
7 und der andere unter Zwischenlage einer das Achslagergehäuse 5 nach innen gegen
eire auf dem Lagerzapfen 1 der Achswelle vorgesehene Büchse 8 abdichtende
Labyänthdichtung 9 ebenfalls auf einen im Achslagergehäuse 5 vorgesehenen, weiteren
Sprengring 7 abgestützt ist. Auf der Außenseite ist das Achslagergehäuse 5 durch
einen mittels Schrauben befestigten Achslagerdeckel 10' verschlossen, während: auf
der Innenseite lediglich ein den Sprengring 7 sichernder, ebenfalls durch Schrauben
befestigter, mit einem Ringflansch versehener Ring 11 vorgesehen ist.
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Koaxial zur lotrechten, durch die Achslagermitte verlaufenden Achse
y sind oben und unten am AchslageTgehäuse 5 als Aufnahmekörper für die innere Abstützfläche
der topfförmigen Gummihohlkegelstümpfe 13 kegelstumpfförmige Forstsätze 12 vorgesehen,
die zur Gewichtsverminderung hohl ausgebildet sein können. Der Übergang zum Achslagergehäuse
5 und die Kante .des freien. Endes dar Fortsätze 12 sind gut abgerundet, um eine
Zerstörung des jeden Fortsatz 12
aufnehmendem: Gummthohlkegelstumpfes 13 zu
vorhindern. Die an .der Spitze abgeplatteten Gummihohlkegelstümpfe 13 sind mit ihrer
äußeren Abstützfläche in entsprechend kegelstumpfförmigen, fest mit dem Rahmen 14
bzw. Achsgabelstegen 15 verbundenen ,topfförmigen Abstützkörpern 16 gelagert, die
ebenfalls als Aufnahmekörper dienen. Der Grund und der äußere Rand der Abstützkörper
16 sind ebenfalls, um Beschädigungen der Gummihahlkegelstümpfe 13 zu vermeiden,
gut abgerundet. Aus dem gleichen Grunde werden am Zylindermantel des Fußes der Gummihohlkegelstümpfe
13 und in der zylindrischen Durchbrechung an der Spitze derselben, .die zur Gewährleistung
guter Federeigenschaften der Gummihohlkegelstümpfe 13 vorgesehen ist,in der
Zone der größ-@tea Verformung, d. h. in der Mitte der Gummischicht, je eine ringförmige
Nut 17 mit etwa kneissegmentfärmigem Querschnitt vorgesehen. Sämtliche Abstützflächen
d er Gummihohlkegelstümpfe 13 und d er Aufnahmekörper (Fortsätze 12 und Abstützkörper
16)
sind glatt ausgebildet, -wobei die aufeinanderliegenden Abstützflächen
einander in den Form entsprechen.
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Beim Ausführungsbeispiel ;nach ,den Abb. 3 und 4 sind die die Gummihohlkegelstümpfe
13 aufnehmenden topffärmigen Abstützkörper 16 am Rahmen 14 in Längsrichtung desselben
verschiebbar .angeordnet, um beispielsweise bei Fahrzeugen mit Kenenanrtrieb die
Längung der Kette durch Verstellender Achsleger 18 ausgleichen zu können.. Hierbei
sind die Abstützkörper 16 außen kubisch oder quaderförrnig ausgebildet. Die der
Mündung der kegelstumpfförmigen Abstützfläche der Absüitzkörper 16 gegenüberliegende
Seite liegt zurr Übertragung der lotrechten. Kräfte entwedür auf einer waagerechten,
den oberen Abschluß des Achslagerausschnittes bildenden Platte 19 des Rahmens 14
oder auf dem Achsgabelsteg 15 auf. Die beiden in Fahrtrichtung liegenden Flächen
des Abstützkörpers 16 sind zur Übertragung der Querkräfte zwischen zwei Gleitflächen
des Rahmens 14, geführt. Als solche können für den oberen Absüitzkörper 16 mit den
Platten 19 als Guß- oder Schweißstück zusammengefaßte Gleitführungen 20 oder
auch die Rahmenbleche eines Hohlträgeürahmens verwendet werden, während für den
unteren Abstützkörper 1.6 zum gleichen Zweck mit entsprechenden Gleitführungen
20
oder mit hochgezogenen Wangen versehene Achsgabelstege
15
vorgesehen sind. Die senkrecht zum Rahmen 14 stehenden Begrenzungsflächen
21 der Gleitführungen 20 für die Abstützkörper 16 weisen einen der
vorbestimmten Verstellbarkeit der Länge der Abstützkörper 16 entsprechenden Abstand
auf und sind mit sicherbaren Schrauben 22 versehen, die senkrecht auf die
zugehörigen gegenüberliegenden Flächen der Abstützkörper 16 einwirken, so,daß diese
entsprechend der Längung der Kette verstellt und wieder festgestellt werden können.
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Um eine lotrechte Führung .der Achslagergehäuse 5 zu gewährleisten,
können zwischen den Begrenzungsflächen 21 und den diesen gegenüberliegenden
Flächen der Abstützkörper 16 Blechzwischenlagen 23 von gleicher Dicke
vorgesehen werden, :derart, :daß durch einfaches Abzählen der Blechzwischenlagen
23 die parallele Verschiebung der Achsleger 18 bzw. der Achswellen
überprüft werden kann. Um der Wärmeentwicklung dar Gummihohlkegelstümpfe
13 infolge innerer Reibung Rechnung zu tragen, können die Abstützkörper 16
mit zur zylindrischen Durchbrechung der Gummihohlkegelstümpfe 13 hin gerichteten
Bohrungen 24 (Abb.1 und 2) versehen werden, so daß -eine Entlüftung der hohlen
kegelstumpfförmigen Fortsätze 12 des Achslagergehäuses 5 gewährleistet
ist.
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Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die
Führung und Abfederung eines Achslagergehäuses 5 über je zwei oder mehrere zu beiden
Seiten desselben angeordnete Gummihohlkegelstümpfe 13 vorzunehmen. Desgleichen
können .die verwendeten Gummihohlkegelstümpk 13 auch gleichliegend angeordnet
werden.
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Der Einbau der Gummihohlkegelstümpfe 13 erfolgt, um ein Abheben derselben
von den Auflageflächen zu vermeiden, unter Vorspannung, die vorteilhaft so bemessen
ist, daß im Betrieb,die Spannung :der oberhalb der Achslagergehäuse 5 angeordneten
Gummihohlkegelstümpfe 13 etwa doppelt so groß ist wie die der unterhalb der
Achslagerge:häuse 5 vorgesehenen Gummihohlkegelstümpfe 13.
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Die Unteransprüche haben nur Bedeutung in Verbindung mit dem Hauptanspruch.