DE2900169A1

DE2900169A1 - Aufhaengung fuer den wagenkoerper eines eisenbahnwagens

Info

Publication number: DE2900169A1
Application number: DE19792900169
Authority: DE
Inventors: John M Paul
Original assignee: Budd Co
Current assignee: Bombardier Corp
Priority date: 1978-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1979-07-12
Also published as: AR220165A1; FR2413230A1; IT1113707B; AU4309679A; CA1096704A; ZA787322B; BR7900011A; BE873290A; AU524687B2; IT7947508A0; ES476552A1; JPS5497914A; FR2413230B1; US4192239A; PT69022A; DE2900169C2

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft die Aufhängung eines Schienenwagens und insbesondere ein System zum Tragen des Wagenkörpers eines Eisenbahnwagens.

Bekanntlich werden bei Eisenbahnwagen mechanische Federn in Form von Paaren mechanischer Federn in Reihenanordnung mit pneumatischen Federn verwendet. Mechanische Mehrfachfedern in Reihenanordnung mit pneumatischen Federn bestehen aus einer schweren äußeren Schraubenfeder und einer inneren leichteren Schraubenfeder, die koaxial von der starken äußeren Schraubenfeder aufgenommen ist. Die Federn werden dazu verwendet, die Beanspruchung der einzelnen Federn relativ niedrig zu halten (US-PS 3 491 7o2). Die Reihenanordnung der mechanischen Federn und der Druckluftfedern wird benutzt, weil die mechanische Feder immer eine Abstützung für den Wagen bildet, wenn die Druckluftfeder ausfällt.

Mehrfachfedern mit einer Anzahl von Reihen und Säulen werden bei Güterwagen verwendet. Die Federn werden mit additiver oder subtraktiver Wirkung angeordnet, um die gewünschten vertikalen Federwerte zu erreichen. Seitliche Federungen sind für solche Änderungen von sekundärer Bedeutung.

Große mechanische Federn, die insgesamt den gleichen Durchmesser wie die Druckluftfedern haben müssen, haben eine Reihe von Nachteilen. Eine mechanische Feder mit einem großen Durchmesser erzeugt einen härteren seitlichen Federwert als Federn mit kleineren Durchmessern. Einzelne kleinere Federn sind jedoch nicht in der Lage, den Wagenkörper zu tragen. Federn mit großem Durchmesser sind schwer und neigen dazu, auf die Wiege hohe Spannungsbeanspruchungen auszuüben. Zusätzlich erfordern derartige große Federn viel Raum in den Bereichen, in welchen andere Elemente, beispielsweise Kabel, Leitungen und dergleichen, montiert werden können.

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Eine mechanische Mehrfachfederanordnung, bei welcher die Federn seitlich angeordnet sind, hat noch relativ hohe seitliche Federwerte.

In Verbindung mit den seitlichen Federwerten der mechanischen Federn müssen seitliche Absorber ausgelegt werden. Stoßdämpfer, die die seitlichen Stöße regulieren, wenn die mechanischen Federn durchgebogen werden, sind an sich bekannt. Solche Stoßdämpfer sind so ausgelegt, daß sie die seitlichen Bewegungen des Wagenkörpers bezüglich des Drehgestells dämpfen. Während dieser seitlichen Bewegungen werden die zugehörigen mechanischen Federn seitlich durchgebogen. Bisher hat man diese seitlichen Stoßdämpfer zwischen dem Wagenkörper und der Wiege auf gegenüberliegenden Seiten der Wiege von deren Längsachse weg eingesetzt.

Obwohl diese Anordnung der Stoßdämpfer während des Normalbetriebs zufriedenstellend ist, führt ein Ausfall einer der Stoßdämpfer zu Problemen. Wenn beispielsweise nur ein Stoßdämpfer richtig arbeitet, führt die durch den verbleibenden Stoßdämpfer ausgeübte Seitenkraft zum Verlust des Gleichgewichtes, wodurch die Dämpfung in der gewünschten Seitenrichtung unwirksam wird. Außerdem sind Stoßdämpfer, die in Verbindung mit Federn verwendet werden, welche hohe seitliche Federkennwerte haben, insgesamt größer, schwerer und brauchen mehr Raum als solche, die für die Verwendung mit Federn ausgelegt sind, welche niedrigere seitliche Federwerte haben.

Bei der Auslegung eines Systems, bei welchem niedrige seitliche mechanische Federkennwerte und Federn verwendet werden, die in Reihenanordnung zu Druckluftfedern vorgesehen sind, ist es wesentlich, daß die niedrigen Federkennwerte nicht zu einem Kippen der Druckluftfedern führen. Die Druckluftfedern müssen sich noch vertikal durchbiegen. Obwohl Einrichtungen, um dies zu erreichen, an sich bekannt sind, werden solche

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Einrichtungen dann besonders wichtig, wenn erfindungsgemäß niedrige seitliche Federkennwerte verwendet v/erden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein seitliches Federungs- und Stoßdäitipfungssystem für Eisenbahnwagen zu schaffen, bei welchem das mechanische Federsystem eine verbesserte seitliche Federcharakteristik hat und bei welchem der Raumbedarf auf ein Minimum reduziert ist. Das seitliche Stoßdämpfungssystem soll dabei Stoßdämpfer aufweisen, die ein im Gleichgewicht befindliches System bilden. Das erfindungsgemäße System soll eine Anordnung aufweisen, bei der ein niedriger seitlicher Federkennwert in Reihenanordnung zu einer pneumatischen Feder vorgesehen wird, die im wesentlichen nur in Vertikalrichtung wirksam gehalten wird«

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Aufhängung bzw. ein Abstützsystem für einen Wagenkörper mit einer Drehgestellanordnung gelöst, die ein Paar von in Längsrichtung angeordneten parallelen Seitenrahmen hat. Ein Paar mechanischer Federn ist in Reihenanordnung mit einer Druckluftfeder an jedem der Seitenrahmen verbunden. Zwischen den Wagenkörper und die Wiege sind seitliche Stoßdämpfungseinrichtungen horizontal eingesetzt. Die Stoßdämpfungseinrichtungen sind längs der Längsachse der Wiege angeordnet. Die mechanischen Federn sind in Längsrichtung bezüglich des Drehgestells für ein seitliches Kippen angeordnet. Die Stoßdämpfer werden während seitlicher Bewegungen des Wagenkörpers bezüglich des Drehgestells betätigt. Weiterhin sind Einrichtungen vorgesehen, um die vertikalen Durchbiegungen der Druckluftfedern aufrecht zu erhalten, wenn die mechanischen Federn gekippt bzw. schräg gestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Paar mechanischer Federn, die auf einer Druckluftfeder auf jeder Seite eines einen Wagenkörper tragenden Drehgestells angoerdnet sind. Zwischen den Paaren mechanischer Federn und jeder Druckluftfeder ist ein breiter Träger angeordnet, der verschwenkbar ist, um die

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Vertikalbewegungen ohne Kippen der Druckluftfedern zu ermöglichen, wenn die mechanischen Federn seitlich gebogen werden. Zwischen den Wagenkörper und die Wiege sind längs der Längsachse der Wiege Stoßdämpfereinrichtungen eingesetzt, um die seitlichen Stöße zu steuern, wenn die mechanischen Federn seitlich durchgebogen sind.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Eisenbahnwagens mit Antriebsmechanismen und Drehgestellen,

Fig. 2 schematisch ein Antriebssystem für den Eisenbahnwagen von Fig. 1,

Fig. 3 in einer Seitenansicht die den Wagenkörper von Fig. 1 tragenden Drehgestelle mit einer erfindungsgemäßen Anordnung aus mechanischer Feder, pneumatischer Feder und Stoßdämpfer,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3 und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Drehgestell mit den Stoßdämpfern und den mechanischen Federn.

Der in Fig. 1 gezeigte Eisenbahnwagen 1o hat einen Wagenkörper 12, der auf einem Paar von Drehgestellen 14 und 16 sitzt. Ein Paar von Antriebseinrichtungen bzw. treibenden Einrichtungen 18 und 2o ist mit den Antriebsmechanismen auf den Drehgestellen 14 bzw. 16 verbunden. Die treibenden Einrichtungen 18 und 2o können ein Paar von Hauptantrieben, beispielsweise Dieselmotoren 22 bzw. 24, aufweisen. Die Abtriebe aus den Dieselmotoren 22 und 24 werden einem Paar von Drehmomentenwandlern 26 und 28 zugeführt, die mit einem Paar von Transmissionsgetrxeben 3o bzw. 32 verbunden sind.

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Die treibenden Einrichtungen 18 und 2o sind mit der Vorrichtung auf den Drehgestellen 14 und 16 über Abtriebswellen 34 und 36 verbunden, um die Achsen, beispielsweise die Achsen und 4o bzw. 42 und 44 anzutreiben. Zwischen den Wagenkörper und die Wiege sind in bekannter Weise Zugstangen und Träger eingesetzt.

Während des Betriebs bewegt sich der Wagenkörper bekanntlich vertikal und seitlich bezüglich der Drehgestelle. Es v/erden verschiedene Federn und Stoßdämpfer verwendet, um diese Bewegungen innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten, um dadurch de^ra allgemeinen Komfort der Fahrgäste Rechnung zu tragen.

Der in Fig. 2 gezeigte Hauptantrieb 24, beispielsweise ein Dieselmotor/ ist an einen Drehmomentenwandler 28, beispielsweise an einen hydraulischen Drehmomentenwandler, angeschlossen, der für den Antrieb des Transmissionsgetriebes 32 eingesetzt ist. Die Abtriebswelle 36 verbindet das Transmissionsgetriebe 36 mit seiner Mehrfachzahnradanordnung mit einem austauschbaren Geschwindigkeitssteuerungsgetriebemechanismus 46. Der Getriebemechanismus 46 hat ein Paar von Zahnrädern 43 und 45. Das Zahnrad 45 ist für den Antrieb eines Kegelzahnradzuges 47 und die Achse 42 eingesetzt. Zwischen dem Zahnrad 45 des Getriebemechanismus 46 und den Kegelrädern 49 ist eine Treibwelle 48 zum Antrieb der Achse 44 eingesetzt.

In den Figuren 1 und 2 wird lediglich die Umgebung der erfindungsgemäßen Aufhängung gezeigt.

Wie aus den Figuren 3, 4 und 5 zu ersehen ist, hat das Drehgestell 16 ein Paar von Seitenrahmen 5o und 52 mit einem davon ausgehenden spinnenartigen Aufbau, der Arme 54, 56, 58 und 6o aufweist. Eine Drehgestellanordnung mit einem spinnenartigen Aufbau ist beispielsweise aus der US-PS 2 9o8 23o bekannt.

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Ein Paar von Getrieben 62 und 64 sitzt an den Achsen 42 und 44 und v/eist die Kegel Zahnräder 47 und 49 (Fig. 2) für den Antrieb der Achse 42 bzw, 44 auf. Der austauschbare Getriebemechanismus 46 ist für den Antrieb der Kegelzahnräder. 47 in dem Getriebe 62 eingesetzt. In manchen Fällen kann der Getriebemechanismus 46 in dem gleichen Getriebe bzw. Gehäuse wie die Kegelzahnräder 47 angeordnet werden.

Zwischen die Getriebe 62 und 64 ist ein Paar von Drehmomentarmen 66 und 68 eingesetzt. Die Drehmomentarme sind erforderlich, um die Reaktionskräfte aufzunehmen, die sich aus den Belastungen durch den Vortrieb und die Maschinenbremsung ergeben.

Die Achsen 42 und 44 sitzen in geeigneter Weise in Lagern 7o, 72, 74 und 76, die an den Enden der Seitenrahmen 5o und 52 in herkömmlicher Weise angeordnet sind.

An der Achse 42 sind in geeigneter Weise Räder 78 und 8o, an der Achse 44 Räder 82 und 84 angebracht. Bremseinheiten, beispielsweise die Bremseinheit 86, sitzen außerhalb und sind für den Eingriff mit den Rädern 78, 8o, 82 und 84 während des Bremsvorgangs vorgesehen.

In Querrichtung wird an den Seitenrahmen 5o und 52 eine Wiege 88 gehalten. Zwischen der Wiege 88 und Verschleißplatten an den Seitenrahmen 5o bzw. 52 sind Gleitlager 9o bzw. 92 angeordnet. Die Gleitlager 9o und 92 ermöglichen ein Verdrehen oder Verschieben der Wiege 88 bezüglich der Drehgestellseitenrahmen 5o und 52 um relativ kleine Winkel während der Bewegung .

Zwischen den Wagenkörper 12 und die Wiege 88 sind in Querrichtung verlaufende oder seitliche Stoßdämpfer 96 und 98 gemäß der Erfindung eingesetzt. Außerdem sitzen zwischen dem Wagenkörper 12 und der Wiege 88 vertikale Stoßdämpfer 1oo

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und 1o2. Die Bodenkonstruktion 94 des Wagenkörpars wird an der Wiege 88 mittels eines Paares von Federaufhängungen 1o4 und 1o6 gehalten. Die Federaufhängung 1o4 hat eine Druckluftfeder 1o8 und ein Paar mechanischer Federn 11o und 112, die in einer Reihenanordnung vorgesehen sind. Die Federaufhängung 1o6 hat eine Druckluftfeder 114 und ein Paar mechanische Federn 116 und 118, die ebenfalls in Reihe geschaltet sind.

Die im Gleichgewicht befindlichen seitlichen Stoßdämpfer, die in Verbindung mit den doppelten mechanischen Federn verwendet werden, sind so ausgelegt, daß sie gegen Stöße geringe Widerstände infolge der relativ niedrigen seitlichen Federwerte der mechanischen Federn haben. Die Position- der Stoßdämpfer in der Mitte längs der Längsachse der Wiege ist ein wesentlicher Vorteil, insbesondere beim Ausfall eines der Stoßdämpfer. Ein einziger mittig angeordneter Stoßdämpfer gibt noch die richtige Ausrichtung zum Absorbieren seitlicher Stöße.

Bei niedrigen seitlichen Federkennwerten in den mechanischen Federn ist es möglich, Stoßdämpfer zu verwenden, die leichter und kleiner sind. Dies führt zu mehr Raum für andere Bauelemente in den Bereichen des Drehgestells.

Die Verwendung eines Paares von mechanischen Doppelfedern 11 ο, 112 und 116, die in Längsrichungg längs der Achsen parallel zu den Achsen der Seitenrahmen 5o und 52 angeordnet sind, anstelle einzelner großer mechanischer Federn, gibt eine Reihe von Vorteilen. Ein wesentlicher Vorteil besteht in dem niedrigerem Federkennwert, der zum Fahrkomfort, der Fahrgäste in dem Wagen beiträgt. Obwohl bisher keine Normen festgelegt sind, möchte man beispielsweise einen seitlichen Federkennwert haben, der zu 1 Hz hin ausgelegt ist.

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Die mechanische Doppelfederanordnung ermöglicht leichtere seitliche Durchbiegungen, die bei Federanordnungen mit großem Durchmesser nicht vorhanden sind. Gleichzeitig werden die Spannungen zwischen der Wiege und den mechanischen Federn gleichmäßig verteilt. Außerdem ist ein Paar von kleineren mechanischen Federn leichter als eine einzige mechanische Feder zur Durchführung der gleichen Funktion.

Zwei oder mehr Federn, die seitlich angeordnet sind, ergeben den niedrigen seitlichen Federkennwert nicht, wie man ihn erhält, wenn die Federn, wie gezeigt, in Längsrichtung angeordnet sind. Die kleineren Federn ermöglichen auch die Bereitstellung von Platz für andere Bauelemente am Drehgestell.

An der Wiege ist ein Paar von Schwenkverbindungen vorgesehen, die um Schwenkstangen 1o1 bzw. 1o3 (Fig. 4) schwenkbar sind. Die Träger 97 und 99 sind mit Platten 1o5 bzw. 1o7 verbunden, welche zwischen die Paare von mechanischen Federn und die Druckluftfedern eingesetzt sind. Die Träger sind relativ steif, so daß die Richtung der Durchbiegungen der Druckluftfedern in Vertikalrichtung genau beibehalten v/erden kann, während die mechanischen Federn seitlich durchgebogen werden. Die Verwendung von relativ steifen oder breiten Trägern ist besonders wesentlich, wenn relativ weiche Federkernwerte bei den mechanischen Federn vorliegen, wie dies erfindungsgemäß der Fall ist.

Der Boden der Wiege 88 hat einen Mittelzapfen 122, der insgesamt in einer kreisförmigen Öffnung 124 aufgenommen ist, die an den Enden der Arme 54, 56, 58 und 6ο vorgesehen ist. Der Mitte!zapfen 122 wird mittels eines daran angebolzten Plattenelementes 126 an Ort und Stelle gehalten.

An der Wiege 88 sitzt ein Paar von seitlichen Puffern 128 und 13o, um eine seitliche Bewegung des Wagenkörpers zu erlauben. An dem Wagenkörper sitzen Anschlagelemente 132 und 134 zur

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Begrenzung der seitlichen Bewegungen des Wagens, wenn sie in Kontakt entweder mit dem Puffer 128 oder 13o kommen.

Die Welle 36 ist an einem Ende mit der treibenden Einrichtung 2o über eine flexible Kupplung 136 verbunden. Das andere Ende der Welle 36 ist mit dem Getriebemechanismus 46 über eine flexible Kupplung 138 verbunden. Die Welle 36 kann eine Kardanwelle sein, die eine Paßfederanordnung aufweisen kann, so daß sich das Element 14o in das äußere Gehäuse hinein oder daraus heraus verschieben kann.

Das erfindungsgemäße Aufhängungssystem gibt eine relativ niedrige seitliche Federkennung, wobei gleichzeitig eine Reduzierung nach Gewicht und Größe der mechanischen Federn und Stoßdämpfer erreicht wird. Der steife Federträger bildet die Steuerung der Luftfeder, die derart niedrige seitliche Federwerte hat.

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Leerseite

Claims

ZOOO Ϊ68

PA ΓΕΚΤΑΝ¹. VALTE
SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜEZL-l-IOPt⁷ EQBINiGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 90
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PROFESSIONAL REPRESENTATIVES ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

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DlPL. CHEM, DR. ALEXANDER V, PUNER DlPL. ING. PETER STREHL

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DR. ING. DIETER FINCK

(2-158)

TELEFON (OS9) 48 2Ο54

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TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

THE BUDD COMPANY

3. Januar 1979
Troy, Michigan, USA

Aufhängung für den Wagenkörper eines Eisenbahnwagens

Patentansprüche

Aufhängung für den Wagenkörper eines Eisenbahnwagens,
gekennzeichnet durch

a) eine Drehgestellanordnung (14, 16) mit einem Paar
von in Längsrichtung angeordneten parallelen Seitenrahmen (5o, 52) ,

b) eine längliche Wiege (88), die in Querrichtung angeordnet ist und von den Seitenrahmen (5o, 52) getragen wird,

c) ein Paar von vertikalen mechanischen Federn (11o, 112; 116, 118), die in Längsrichtung bezüglich der Rahmen (5o, 52) zwischen dem Wagenkörper (12) und der Wiege (88) zu jedem der Enden der Wiege (88) hin angeordnet sind,

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d) eine pneumatische Feder (1o8, 114) , die in Reihe zu jedem Paar von vertikalen mechanischen Federn (11o, 112; 116, 118) angeordnet ist, und

e) Stoßdämpfereinrichtungen (96, 98>, die horizontal zwischen dem Viagenkörper (12) und der Wiege (88) sowie längs der Längsachse der Wiege (88) angeordnet sind.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfereinrichtungen (96, 98.) ein Paar von Stoßdämpfern aufweisen, die längs der Längsachse der Wiege (88) auf den gegenüberliegenden Seiten ihrer Mitte angeordnet sind.

3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß relativ breite Elemente (97, 99) in Schwenkverbindung mit einem Ende der Wiege (88) stehen und mit ihren gegenüberliegenden Enden mit Elementen (1o5, 1o7) verbunden sind, die zwischen den in Reihe geschalteten Paaren von mechanischen Federn (11o, 112; 116, 118) und pneumatischen Federn (1o8, 114) angeordnet sind, um die Durchbiegungen der pneumatischen Federn (1o8, 114) in Vertikalrichtung aufrechtzuerhalten, wenn die Paare von mechanischen Federn (11o, 112; 116, 118) sich seitlich durchbiegen.

4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Paare von mechanischen Federn (11o, 112; 116, 118) innerhalb der Durchmesser der pneumatischen Federn (1o8, 11o) ruhen.

5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß seitliche Puffer (128, 13o) mit dem Wagenkörper (12) verbunden sind und Anschlagelemente (132, 134) mit der Wiege (88) verbunden sind, um die seitlichen Bewegungen des Wagenkörpers (12) zu begrenzen, wenn einer

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6. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrahmen (5o, 52) vordere und hintere Paare von Rädern (78, 8o; 82, 82) aufweisen, wobei die Seitenrahmen (5o,- 52) innerhalb der Räder (78, 8o; 82, 84) und die Paare von mechanischen Federn (11o, 112; 116, 118), die in Reihe zu den pneumatischen Federn (1o8, 114) geschaltet sind, außerhalb der Räder (78, 8o; 82, 84) angeordnet sind.

7. Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Paare von Arme (54, 56, 58, 6o) von jedem der Seitenrahmen (5o, 52) aus erstrecken und eine Mittelöffnung (124) für die Aufnahme eines Befestigungsteils (122) der Wiege (88) bilden.

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