DE2206290A1 - Drehgestell fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Drehgestell fuer schienenfahrzeuge

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Ferdinand Weckmann
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WAGGONFABRIK TALBOT 5100 AACHEN
Waggonfabrik Talbot GmbH and Co KG
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    • B61F5/04Bolster supports or mountings
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Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 PATENTANWÄLTE
Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STENGER
DIPL.-ING. WOLFRAM WATZRE Dipl.-Ing. Heinz J. Ring
Unser Zeichen: 12 724 Datum: .9. Februar 1972
Waggonfabrik Talbot, 5I00 Aachen, Jülicher Strasse 213-237 Drehgestell für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge mit einem Drehgestellrahmen, der über paarweise angeordnete Schraubenfedern auf den Radachsen aufliegt, welche mit ihren Achslagergehäusen in Achslagerführungen des Drehgestellrahmens in senkrechter und waagerechter Richtung zur Federung bzw. zum Abfangen der sich bei der Fahrt ergebenden Querstöße geführt sind, wobei die Schraubenfedern auf der einen Seite jedes Achslagergehäuses unmittelbar zwischen der Achslagerführung und dem Achslagergehäuse angeordnet sind, wogegen auf der anderen Seite der obere Federteller über eine zur Radachse geneigte Federschake an der Achslagerführung angelenkt ist und auf einen Stößel einwirkt, der in der Achslagerführung verschiebbar gelagert und an das Achslagergehäuse unter Zwischenschaltung eines Reibbelages andrückbar ist.
Drehgestelle der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt. Durch die Anlenkung des oberen Federtellers der einen der pro Achslagergehäuse paarweise angeordneten Schraubenfedern mittels einer zur Radachse geneigten Federschake wird die an der Federschake angreifende Kraft in zwei Komponenten aufgeteilt, und zwar in eine senkrechte Komponente,welohe über die Feder, den unteren Federteller und das Achslagergehäuse auf die Radachse übertragen wird, und in eine waagerechte Komponente, die vom oberen Federteller auf den Stößel übertragen wird. Der Stößel wird durch diese waagerechte Kraftkomponente gegen das Achslagergehäuse ge-
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drückt, so daß dessen Bewegung in der Achslagerführung aufgrund der entstehenden Reibung gedämpft wird. Die Dämpfung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von der durch die jeweilige Radachse aufzunehmenden Last.
Bei der voranstehend beschriebenen, bekannten Ausführung des Drehgestelles ergeben sich für die senkrechte und waagerechte Bewegung der Achslagergehäuse in den Achslagerführungen die gleichen Dämpfungswerte. Dies hat zur Folge, daß bei einer bestimmten Dämpfung der senkrechten Bewegungen, wie sie für eine gute Federung verlangt wird, die gleiche Dämpfung für die waagerechten Bewegungen in Kauf genommen werden muß, obwohl es anzustreben ist, diese sich aus dem ständigen sinusförmigen Lauf der Radsätze des Schienenfahrzeuges in den Schienen ergebenden Querbewegungen zur Verringerung der sogenannten Anlaufstöße unterschiedlich im Vergleich zur Federung zu dämpfen.
Um die in. waagerechter Richtung verlaufenden Anlaufstöße, die zum Entgleisen der Schienenfahrzeuge führen können, auf das zulässige Maß herabzumindern, ist bei einer Ausführung mit geringem Quersplel der Achse in ihren Führungen eine bestimmte Reibkraft erforderlich, die bei der bekannten Konstruktion durch die Wahl der Neigung der Federschaken erzielt wird. Hierdurch ergibt sich zwar eine günstige Dämpfung der Querbewegungen der Achslagergehäuse in den Achslagerführungen, jedoch muß gleichzeitig eine entsprechende Dämpfung der in senkrechter Richtung erfolgenden Abfederung des Schienenfahrzeuges in Kauf genommen werden, welche die Laufeigenschaften des Schienenfahrzeuges ungünstig beeinflußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehgestell der eingangs beschriebenen Art mit last abhängigem Dämfungssystem zu schaffen, das unter Vermeidung der voranstehend beschriebenen Nachteile sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung eine optimale Dämpfung ermöglicht, wobei für die konstruktive Ausführung möglichst viele der bekannten Bauelemente verwendet werden sollen, .m aucl· ein nachträgliches Umrüsten de erei"-s vorhandenen Scr anenf·Erzeuge zu ermöglichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur unterschiedlichen Dämpfung der senkrechten und waagerechten Bewegung des Achslagergehäuses getrennte Reibflächen zwischen dem Stößel und dem Achslagergehäuse einerseits und der Achslagerführung und dem Achslagergehäuse andererseits vorgesehen sind. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Stößel und dem Achslagergehäuse sowie zwischen der Achslagerführung und dem Achslagergehäuse jeweils ein Schlitten angeordnet, der in senkrechter oder waagerechter Richtung am Achslagergehäuse und in der jeweils anderen Richtung an der Achslagerführung unverschiebbar gehalten ist.
Durch die Ausbildung getrennter Reibflächen für die Dämpfung der senkrechten und der waagerechten Bewegung des Achslagergehäuses in der Achslagerführung besteht die Möglichkeit, durch die Wahl der Jeweiligen Reibbeläge die Dämpfung in senkrechter und in waagerechter Riwiitung sowohl in der jeweiligen Größe als auch im Verhältnis zueinander bestimmen zu können, so daß optimale Laufeigenschaften für das mit dem erfindungsgemäßen Drehgestell ausgestattete Schienenfahrzeug erzielt werden können. Da der erfindungsgemäße Schlitten bei den bestehenden Drehgestellen ohne konstruktive Änderungen derselben zwischen Achslagergehäuse und Achslagerführung bzw. Stößel angeordnet werden kann, lassen sich auch die bestehenden Schienenfahrzeuge ohne Schwierigkeiten umrüsten.
Für den Fall, daß der Schlitten in senkrechter Richtung am Achslagergehäuse und in waagerechter Richtung an der Achslagerführung unverschiebbar gehalten wird, wirkt die dem Achslagergehäuse zugewandte Fläche des Schlittens als Reibfläche zur Dämpfung der waagerechten Bewegung infolge von Querstößen, wogegen die der Achslagerführung zugewandte Fläche des Schlittens als Reibfläche für die senkrechte Bewegung dient, die sich infolge der Abfederung des Schienenfahrzeuges gegenüber den Radachsen ergibt. Im zweiten Fall, bei dem der Schlitten in waagerechter Richtung am Achslagergehäuse und in senkrechter Richtung an der Achslagerfüh- ' rung unverschiebbar gehalten ist, ergeben sich umgekehrte Verhältnisse bezüglich der Zuordnung der Reibflächen zur senkrechten bzw. waagerechten Bewegung des Achslagergehäuses.
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Durch die Anordnung des erfindungsgemäßen Schlittens ist es auf einfache Weise möglich, die beiden Seiten des Schlittens und/ oder das Achslagergehäuse, die Achslagerführung und den Stößel mit unterschiedlichen Reibbelägen zu versehen, wobei der Schlitten aus vorzugsweise manganhaltigem Stahl hergestellt wird. Bei Schienenfahrzeugen mit geringem Querspiel der Achsen in ihren Führungen und mit weichen Federn wirkt zur Erzielung guter Federungseigenschaften der Schlitten in senkrechter Richtung mit einem Reibbelag aus Kunststoff mit geringem Reibwert und in waagerechter Richtung mit einem Reibbelag aus Metall, vorzugsweise Stahl, mit hohem Reibwert zusammen, um eine gute Dämpfung der Anlaufstoße zu bewirken.
Bei einer weiterentwickelten Ausführung des erfindungsgemäßen Drehgestelles kann zwischen dem Schlitten und dem Achslagergehäuse oder zwischen dem Schlitten und dem Stößel bzw. der Achslagerführung mindestens eine Druckrolle angeordnet werden, die zur Erzielung einer geringen Dämpfung in senkrechter Richtung abrollt, wogegen die waagerechte Dämpfung weiterhin durch Reibbeläge mit hohem Reibwert erzielt wird.
Um an den bestehenden Drehgestellen nur geringfügige Änderungen vornehmen zu·müssen, wird mit einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehlagen, die Druckrollen drehbar am Stößel zu lagern, so daß lediglich die Stößel ausgetauscht und die erfindungsgemässen Schlitten eingebaut werden müssen.
Um ein unbeabsichtigtes Rutschen der Druckrollen zu vermeiden, können die Druckrollen gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung als Zahnwalzen und die mit ihnen zusammenwirkenden Flächen als Zahnstangen ausgebildet werden, so daß sich eine zwangsläufige Abrollbewegung der Druckrollen bei einer Bewegung der Achslagergehäuse in senkrechter Richtung ergibt.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Drehgestelles dargestellt,, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Drehgestelles;
Fig. 2 eine erste Ausführungsform für die Anordnung des Schlittens anhand eines senkrechten Schnittes durch eine Achslagerführung;
Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch das Achslager,das Achslagergehäuse und die Achslagerführung gemäß Fig.2j
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform für die Anordnung des Schlittens anhand eines der Fig.2 entsprechenden senkrechten Schnittes;
Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden waagerechten Schnitt durch die zweite Ausführungsform;
Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch einen mit Druekrollen versehenen Stößel;
Fig. 7 einen waagerechten Schnitt durch die dritte Ausführungsform nach Fig.6;
Fig. 8 einen der Fig.6 entsprechenden Schnitt durch eine mit Verzahnungen versehene vierte Ausführung und
Fig. 9 einen waagerechten Schnitt durch die Ausführung nach Fig.8.
Aus der Gesamtansicht des Drehgestelles gemäß Fig.l ist zn entnehmen, daß das Drehgestell einen Drehgestellrahmen 1 besitzt,an dem zwei Radsätze 2 angeordnet sind. Die Achsen 2a (s»Fig.3) der Radsätze 2 sind in Achslagergehäusen 3 gelagert, welch© in Aohslagerführungen 4 des Drehgestellrahmens 1 geführt sind«. Zwischen jedem Achslagergehäase 3 und der zugehörigen Achslagerführung 4 sind paarweise angeordnete Schraubenfeder^. 5 angeordnet^ die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit - innen!iegenden Zusatsfaderai 5a ausgestattet sind. Diese Zusat^f&dem 5& sind am bestes to Flg.2 zu erkennen.
Die Achslagergehäuse 3 sinö sieht in senkrechter Richtung bewegii©ii cm. fei führt, sondern sie sind In bQseto
ter Richtung gegenüber den AöfeßlagerfüimiasQEL §^υοβΙ&©%&ΰ ts ö!g bei dem ständigen Sinuslauf üqt· laäeEtsQ 2 im Ma
tenden Anlaufstoße durch eine waagerechte Bewegung der Achsen 2a gegenüber dem Drehgestellrahmen 1 dämpfen zu können.
Zu diesem Zweck ist Jeweils eine der pro Achslagergehäuse 3 paarweise angeordneten Schraubenfedern 5 bzw.Zusatzfedern 5a unmittelbar zwischen der Achslagerführung 4 und dem Achslagergehäuse 3 angeordnet,wogegen auf der anderen Seite des Achslagergehäuses 3 der für die Schraubenfeder 5 und die Zusatzfeder 5 a gemeinsam angeordnete obere Federteller 7 über eine Federschake 6 an der Achslagerführung 4 angelenkt ist. Die Federschake 6 ist hierbei zur Radechse 2a geneigt. Diese Neigung bewirkt eine Aufteilung der von der Achslagerführung 4 auf das Achslagergehäuse 3 zu übertragenden Kraft in eine senkrechte und in eine waagerechte Komponente. Während die senkrechte Komponente über die Schraubenfeder 5 bzw.die Zusatzfeder 5a unmittelbar auf das Achslagergehäuse 3 übertragen wird, erfolgt die übertragung der waagerechten Kraftkonponente vom oberen Fe&erefteller 7 &nf ä&s Achslagergehäuse 3 Über einen Stöße.l 8* der in waagerechter Eiehtung beweglich in der Achslagerführung 4 gelagert ist* Dieser Stößel δ übt somit eine lastabhängig® Querkraft auf das in der Achslagerführung 4 bewegliehe Achslagergehäuse 3 aus, die sowohl die senkrechte als auch die waagerechte Bewegung des Aanslagergehäuses 3 infolge der auftretenden Reibung dämpft.
Um eine unterschiedlich groie Dämpfung für die senkrechte,aufgrund der Federung erfolgende Bewegung und für ate waagerechte,aufgrund ' der Anlaufstöße erfolgende Bewegung ö©s AchslagesfgsMuses 3 geg®n=« über den Ächelagerfüßrimgaia 4 zu ermöglichen,, ist zwischen deis Stößel 8 und dem Achslagergehäuse 3 ©Ie Schuttes g? abgeordnete d®? iEi senkrecht©!5 odes? waagerechter Rie&tMKg ®m AefcslagergeMtt-s® S. und iiL· ü®t Jeweils ariderer; Richtung &n der- Äehslage^fiSSirung # i2R76FSQhiebbar gehaltea isto Di®g@s« SisMittc® 9 selmfft auf dies© Meise swei getrennte Reibf&äolieEin tob desaea Si© ©ia& der sankFsehteri urö dl© aMere ^n!? Dsäapfujig de*= Bewegung zwlsoheis Achslagergehäuse- 5 ^a<S Äetisle geEogeE wird. Um auch auf üev dem Stößel geg®nüberiieg©ni€ien Se-its des Achslagergehäuse 3 gleic5hartig@
stellen, ist auch auf dieser Seite ein entsprechender Schlitten zwischen Achslagergehäuse 3 und Achslagerführung 4 angeordnet.
Bei der ersten Ausführungsform für die Anordnung des Schlittens
9 nach den Figuren 2 und 3 ist der Schlitten 9 an seinen waagerechten Kanten mit Abbiegungen 9a, versehen, durch welche er in senkrechter Richtung uriverschiebbar mit dem Achslagergehäuse 3 verbunden wird. Andererseits sind die senkrechten Kanten des Schlittens 9 mit Abbiegungen 9b ausgestattet,welohe eine waagerechte Verschiebung des Schlittens 9 gegenüber der Achslagerführung 4 verhindern, wie insbesondere aus Fig.3 ssti entnehmen ist. Durch diese Festlegung des Schlittens 9 am Achslagergehäuse 3 bzw. an der Achslagerführung 4 wird erreicht, daß die der Radachse 2a zugewandte Fläche des Schlittens 9 als Reibfläche für die Dämpfung der waagerechten Bewegung zwischen Achslagergehäuse 3 und Achslagerführung dient, wogegen die andere, dem Stößel 8 bzw. der Achslagerführung k zugewandte Fläche des Schlittens 9 als Reibfläche für die Dämpfung der senkrechten Bewegung des Achslagergehäuses 3 gegenüber der Achslagerführung 4 benutzt wird.
Da zur Erzielung guter Federungseigensehaften die in senkrechter Richtung erfolgende Bewegung nur eine geringe Dämpfung erfahren soll, sind beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 der Stößel 8 und die Achslagerführung 4 mit einem Reibbelag Io mit geringem Reibwert versehen. Da der Schlitten 9 vorzugsweise aus manganhaltigem Stahl hergestellt wird, wird als Reibbelag
10 vorzugsweise Kunststoff verwendet. Zur Erzielung des zur Dämpfung der Anlaufstöße erforderlichen hohen Reibwertes sind zwischen dem Achslagergehäuse 3 und den Schlitten 9 Reibbeläge
11 aus Metall, vorzugsweise Stahl, vorgesehen, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel am Achslagergehäuse 3 befestigt sind. Selbstverständlich wäre es auch möglich, die Reibbeläge auf der Innenseite der Schlitten 9 und die Reibbeläge Io auf der Außenseite der Schlitten 9 anzuordnen.
In Fig. 3 ist zu erleinen, daß die Achse 2a mittels Achslager im Achslagergehäuse 3 gelagert ist, welche durch einen Lager-
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deckel 13 in axialer Richtung verspannt werden. Der äußere Abschluß des Achslagergehäuses ^erfolgt durch einen ebenfalls in Pig.3 zu erkennenden Gehäusedeckel 14.
Bei der zweiten AusfUhrungsform gemäß den Figuren 4 und 5 für die Anordnung der Schlitten 9 ist jeder Sehlitten 9 durch seine waagerechten Abbiegungen 9a an der Achslagerführung 4 und durch seine senkrechten Abbiegungen 9h am Achslagergehäuse 3 unverschiebbar gehalten. Bei dieser Ausführung liegt die zur Dämpfung der senkrechten Bewegung bestimmte Reibfläche zwischen dem Schlitten 9 und dem Achslagergehäuse 3» wogegen die zur Dämpfung der waagerechten Bewegungen dienende Reibfläche zwischen dem Schlitten 9 und dem Stößel 8 bzw. der Achslagerführung 4 liegt. Dementsprechend 1st der Reibbelag Io aus Kunststoff auf der dem Achslagergehäuse 3 zugewandten Seite des Schlittens 9 und auf den Abbiegungen 9b angeordnet, wogegen der Reibbelag 11 aus Metall auf dem Stößel 8 bzw. auf der Achslagerführung 4 befestigt ist.
Bei der in den Figuren 6 und 7 gezeigten dritten Ausführungsform ist der Schlitten 9 in waagerechter Richtung unverschiebbar mit dem.Stößel 8 verbunden, so daß die waagerechte Bewegung des Achslagergehäuses 3 gegenüber der Achslagerführung 4 durch die sich zwischen .dem Schlitten 9 und dem Achslagergehäuse 3 ergebende Reibfläche gedämpft wird. Da beide Teile aus Stahl bestehen, ergibt sich eine hohe Dämpfung. Durch die Anordnung von Druckrollen 15 zwischen Stößel 8 und Schlitten 9 wird andererseits eine geringe Reibung bei Bewegungen des Achslagergehäuses 3 in senkrechter Richtung erzeugt, so daß sich für das Drehgestell gute Federungseigenschaften ergeben. Bei dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten AusfUhrungsbeispiel sind die Druckrollen 15 am Stößel 8 drehbar gelagert. Selbstverständlich 1st es auch möglieh, diese Druckrollen 15 am Schlitten 9 zu lagern.
Die vierte Ausführungsmöglichkeit nach den Figuren 8 und 9 zeigt schließlich anstelle der Anordnung von Druckrollen 15 die Verwendung von Zahnwalzen 16( die mit entsprechenden Verzahnungen 9c bzw. 8a des Schlittens 9 bzw. des Stößels 8 zusammenwirken. Durch die
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Verzahnungen wird sichergestellt, daß auch bei hohen Flächenpressungen ein Gleiten zwischen den Rollen und den entsprechenden Flächen vermieden und ein Abrollen erzwungen wird.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche :
    L./Drehgestell für Schienenfahrzeuge mit einem Drehgestellrahmen, "-""' der über paarweise angeordnete Schraubenfedern auf den Radachsen aufliegt, welche mit ihren Achslagergehäusen in Achslagerführungen des Drehgestellrahmens in senkrechter und waagerechter Richtung zur Federung bzw. zum Abfangen der sich bei der Fahrt ergebenden Querstöße geführt sind, wobei die Schraubenfedern auf der einen Seite jedes Achslagergehäuses unmittelbar zwischen der Achslagerführung und dem Achslagergehäuse angeordnet sind, wogegen auf der anderen Seite der obere Federteller über eine zur Radachse geneigte Federschake an der Achslagerführung angelenkt ist und auf einen Stößel einwirkt, der in der Achslagerführung verschiebbar gelagert und an das Achslagergehäuse unter Zwischenschaltung eines Reibbelages andrückbar ist,
    d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur unterschiedlichen Dämpfung der senkrechten und waagerechten Bewegung des Achslagergehäuses (3) getrennte Reibflächen zwischen dem Stößel (8) und dem Achslagergehäuse (3) einerseits und der Achslagerführung (4) und dem Achslagergehäuse (3) andererseits vorgesehen sind.
  2. 2. Drehgestell nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stößel (8) und dem Achslagergehäuse (3) sowie zwischen der Achslagerführung (4) und dem Achslagergehäuse (3) jeweils ein Schlitten (9) angeordnet ist, der in senkrechter oder waagerechter Richtung am Achslagergehäuse (3) und in der jeweils anderen Richtung an der Achslagerführung (4) unverschiebbar geraten 1st.
  3. 3. Drehgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten der Schlitten (9) und/oder das Achslagergehäuse (3), die Achslagerführung (4) und der Stößel (8) mit unterschiedlichen Reibbelägen (10, 11) versehen sind.
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  4. 4. Drehgestell nach den Ansprüchen 1 bis"3* dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (9) aus vorzugsweise manganhaltigem Stahl hergestellt sind und in senkrechter Richtung mit einem Reibbelag (10) aus Kunststoff mit geringem Reibwert sowie in
    . waagerechter Richtung mit einem Reibbelag (11) aus Metall, vorzugsweise Stahl, mit hohem Reibwert zusammenwirken.
  5. 5. Drehgestell nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schlitten (9) und dem Achslagergehäuse (3) oder zwischen dem Schlitten (9) und dem Stößel (8) bzw. der Achslagerführung (4) mindestens eine in senkrechter Richtung abrollende Druckrolle (15) angeordnet ist.
  6. 6. Drehgestell nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrollen (15) drehbar am Stößel (8) gelagert sind.
  7. 7. Drehgestell nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrollen als Zahnwalzen (16) ausgebildet und die ,mit ihnen zusammenwirkenden Flächen mit Verzahnungen (8a, 9c) in der Art von Zahnstangen versehen sind.
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