DE3013653A1

DE3013653A1 - Fahrgestell eines eisenbahnwagens

Info

Publication number: DE3013653A1
Application number: DE19803013653
Authority: DE
Inventors: Vaughn Terrey Hawthorne; Stuart Alan Schwam
Original assignee: RAILROAD DYNAMICS Inc
Current assignee: RAILROAD DYNAMICS Inc
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1980-10-30
Also published as: FR2453765A1; CA1131504A; AU5633380A; ZA801963B; US4244298A; JPS55140647A; GB2045188A; BE882687A; BR8002206A; GB2045188B; RO81934B; RO81934A; PT71079A

Description

Fahrgestell eines Eisenbahnwagens 3013653

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Fahrgestellanordnung eines Eisenbahnwagens in dreistückiger Ausführung.

Bei einer Fahrgestellanordnung aus drei Stücken sind die Seitengestelle und der Drehgestellschemel normalerweise einen rechten Winkel bildend ausgestaltet, d. h. die Radgruppen und der Drehgestellschemel (parallel zueinander) sind normal zu. den Seitengestellen angeordnet. Gelegentlich wird der Transportwagen bzw. das Untergestell oder

en Fahrgestell bei gewissen Wageng e.schwindigkeit dynamisch unstabil, eine als Fahrgestellpenäeln bekannte Erscheinung, die sich bei dem Fahrgestell zeigt, wenn es aus dem Winkel läuft bzw. nicht mehr einen rechten Winkel bildend angeordnet ist oder sich verdreht, verbiegt bzw. verwindet. Bislang hat man verschiedene Wege vorgeschlagen, vie das Fahrgesteilpendeln verhindert werden kann, z. B. die Verwendung von federnden Seitenlagern, Erhöhung der Verbiegesteifigkeit, Steuerung der Radgruppen, die Verwendung von konischen bzw. konkonischen Radprofilen, daß Verringern des Querwiderstandes etc., und die Literatur berichtete über verschiedene Niveaus der Verbiegesteifigkeit, die man durch dreistückige Fahrgeste11anordnungen erreichte. Zahlreiche durchgeführte Versuche, um die berichteten Daten zu bestätigen, zeigen jedoch, daß die von der Literatur berichteten Verbiegesteifigkeitsniveaus mit den bekannten Ausgestaltungen der Fahrgestellanordnungen an Eisenbahnwagen mit drei Teilen nicht erreicht werden können, und es hat den Anschein, als

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ob der Grund für das Fehlen der Verbiegesteifigkeit die Unstabilität der Keile innerhalb der Taschen ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Keil*- systems, welches in der Lage ist, eine Verbiegesteifigkeit zu erreichen, die hoch genug ist, um die kritische Geschwindigkeit des Fahrgestellpendelns (die Geschwindigkeit, bei welcher das Pendeln zuerst auftritt) auf ein Niveau zu erhöhen, welches für den Betrieb eines Eisenbahnwagens zweckmäßig ist.

Ein vorteilhaftes weiteres Merkmal ist erfindungsgemäß die Schaffung eines Keilsystems, welches an herkömmlichen Gestaltungen sehr geringe Änderungen verlangt und mit diesen herkömmlichen Ausgestaltungen konkurrenzfähig ist.

Die vorstehende Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf die Seitengestelle und den Drehgestellschemel einer typischen Fahrgestellanordnung eines Eisenbahnwagens, in drei Teilen aufgebaut,

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Fig. 2 eine Seitenansicht, wenn man auf das Seitengestell des Fahrgestells blickt, wobei ein Teil zur Darstellung anderer Teile abgebrochen ist,

Fig. 3 einen abgebrochenen Vertikalschnitt durch ein Ende eines Drehgestellschemels unter Darstellung eines herkömmlichen Keilsystems,

Fig. 4 ähnlich wir Figur 1, jedoch eine Darstellung der Ausrichtung der Seitengestelle und des Drehgestellschemels während des Pendeins des Fahrgestelles,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der LinienV-V in Figur 3,

Fig. 6 ähnlich Figur 5, jedoch eine Darstellung des Drehgestellschemels, der relativ zu dem Seitengestell unter einem Winkel angeordnet ist, wenn die Anordnung verbogen, verwunden bzw. verdreht ist,

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Figur 3 unter schematischer VeranschauUchung der Horizontaldrehung des Keiles,

Fig. 8 schematisch die Darstellung des Drehgestellschemels unter einem Winkel relativ zum Seitengestell, wobei der Keil nicht befestigt ist, sowie mit einer Vertikaldrehung des Keiles,

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Fig. 9 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Keilsystems,

Fig.10 ein Freiteildiagramm. eines Reibkeiles unter Darstellung der Kräfte, welche auf den Keil unter statischen Bedingungen wirken,

Fig.11 ein Diagramm unter Darstellung des Verhältnisses f, aufgetragen gegen die normale Ständerkraft F für den statischen Zustand,

Fig.12 ein Freiteildiagramm eines Reibkeiles unter Darstellung der Kräfte, welche auf den Keil wirken, wenn sich der Drehgestellschemel nach oben bewegt,

Fig.13 ein Freiteildiagramm eines Reibkeiles unter Darstellung der Kräfte, welche auf den Keil einwirken, wenn der Drehgestellschemel sich nach unten bewegt,

Fig.14 ein Diagramm unter Darstellung des Verhältnisses f, aufgetragen gegen die normale Ständerkraft F für die Bewegung des Drehgestellschemels nach oben und nach unten,

Fig.15 ein Diagramm unter Darstellung des Verhältnisses f, aufgetragen gegen die normale Ständerkraft F für sich verändernde Werte des Reibkoeffizienten ,u,

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Fig. 16 ein Diagramm unter Darstellung der kritischen Geschwindigkeit, aufgetragen gegen aie Querdämpfkraft für sich verändernde Werte des Rückführmomentes,

Fig. 17 ein Diagramm unter Darstellung des Verhältnisses f, aufgetragen gegen die normale Ständerkraft F für sich verändernde Werte des Keilwinkels θ ,

Fig. 18 ein Diagramm unter Darstellung des Verhältnisses f, aufgetragen gegen die normale Ständerkraft F für sich verändernde Werte der Keilfederkraft F ,

Fig. 19 ähnlich Figur 5, jedoch eine Darstellung eines Keilsystems gemäß der Erfindung,

Fig. 20 ähnlich Figur 19, jedoch die Darstellung eines modifizierten Keilsystems gemäß der Erfindung,

Fig. 21 die schematische Darstellung eines anderen Keilsystems gemäß der Erfindung,

Fig. 22 ähnlich Figur 20, jedoch eine weitere andere modifizierte Darstellung eines Keil systems gemäß der Erfindung,

Fig. 23 ähnlich Figur 20, jedoch unter Darstellung der bevorzugten Äitsi uhr-.in^p-To^iTi_- der Erfindung, BAD ORIGINAL

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Pig. 24 eine abgebrochene Vertikalschnittansicht entlang den Linien XXIV-XXIV in Figur 23,

Fig. 25 eine alternative Anordnung der Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Figur 23 gezeigt ist, und

Fig. 26 einen abgebrochenen Vertikalschnitt entlang den Linien XXVI-XXVI in Figur 25.

Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte typische Fahrgestellanordnung eines Eisenbahnwagens kann ein Paar von quer im Al stand angeordnetenSeitengestelletilO aufweisen, die von einem Paar von Radgruppen 12 getragen und von einem Drehgestellschemel 14 überspannt sind. Jedes Seitengestell ist mit einer öffnung 16 versehen, die durch ein Kompressionsteils 18, ein Zug- bzw. Ziehteil 20 und ein Paar von Seitengestellständern 23 gebildet ist. Die gegenüberliegenden Endteile des Drehgestellschemels 14 erstrecken sich jeweils durch die Öffnungen 16 und werden jeweils von Federgruppen 24 getragen, welche gegen die Seitenrahmenfedersitze wirken. In der insbesondere in Figur 2 gezeigten Anordnung wird ein Reibkeil, der allgemein mit 26 bezeichnet ist, von einer Feder 28 getragen,welche gegen den Seitengestellfedersitz wirkt , um den Keil nach oben zwischen den Drehgestellschemel und den Seitengestellständer zu drücken. Sobald sich der Drehgestellscheinel vertikal bewegt, gleiten die Reibkeile gegen die Seitengestellständer, um Dämpfungskräfte zu erzeugen. Da die einen Reibkeil belastende Federkraft eine Funktion des

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Federgruppenlaufes oder der vertikalen Bewegung des Drehgestellschemels ist, ist die Federkraft dann größer, wenn ("er Wagen beladen ist, als wenn der Wagen leer wäre. Somit verändert sich die Dämpfungskraft mit dem Gewicht des Eisenbahnwagens. Bei einer anderen nicht dargestellten Anordnung wird die Keilfeder, statt daß sie gegen den Seitengestellfedersitz einwirkt, von dem Drehgestellschemel getragen, woraus folgt, daß die Dämpfungskraft unabhängig von dem Wagengewicht konstant ist. Die gewöhnliche Form der Reibkeile ist schematisch in Figur 3 dargestellt. Der Keil 52 hat eine Ständer- oder Reiboberfläche 56, die mit Reibung mit der gegenüberliegenden Oberfläche 50 des Seitengestellständers 44 in Eingriff steht. Außerdem hat er eine Oberfläche 48, die sich unter einem Winkel θ neigt (in der Größenordnung von 35 relativ zu der Ständeroberfläche 56), wobei diese Oberfläche 48 mit Reibung mit der gegenüberliegenden Schrägfläche 54 einer Tasche 42 in Eingriff steht, welche in dem Drehgestellschemel 40 gebildet ist. Die Tasche 42 paßt zu dem Keil 52 bzw. nimmt diesen auf, und der Keil 52 wird zwischen dem Seitengestellständer und dem Drehgestellschemel in der dargestellten Weise von der Keilfeder 60 nach oben gezwungen. Die primäre Bewegung während des Fahrgestellpendeins ist in Figur 4 gezeigt. Die Seitengestelle 10 bleiben parallel zueinander, während sie den Verbiegewinkel y mit dem Drehgestellschemel 14 bilden. Nimmt man nun insbesondere auf die Figuren 3 und 5 Bezug, dann sind die offenen Taschen 42 an jedem Ende des Drehgestellschemels 40 jeweils gegenüber den Ständern 44 des zugeordneten Seitengestells gebildet. Die

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Öffnung in jede Tasche hinein steht dem benachbarten Seitengestellständer gegenüber. Die Tasche ist mit parallelen, entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seiten 46 versehen, und die gegenüberliegenden Seiten 58 des Keiles 52 liegen parallel dazu. In dem Zustand unter Bildung des rechten Winkels der Anordnung stehen die Ständeroberflächen der Keile in vollem Flächeneingriff mit den Flächen der Seitengestellständer, und die jeweiligen Schrägflächen der Drehgestellschemeltaschen und die Keile stehen in vollem Flächeneingriff. Wenn sich die Fahrgestellanordnung verbiegt oder verwindet, nimmt der Drehgestellschemel eine Position an, wie sie in Figur 6 gezeigt ist. Dies führt zu einem Verbinden zwischen den Ecken der Keile 52.und den Flächen 50 der Seitengestellständer. Die sich ergebenden Kräfte F , die in einem Abstand g angeordnet sind, erzeugen ein Rückführmoment gF . Dieses Moment erhöht sich, sobald der Winkel ■y zunimmt, vorausgesetzt, daß die Keile 52 sicher in den Dxehgestellschemeltaschen 42 verbleiben. Gewisse Bewegungen der Keile 52 innerhalb der Drehgestellschemeltaschen 42 verhindern aber, daß das Verbiegemoment gF groß genug wird, um ein Fahrgestellpendeln auszuschließen. Diese Bewegungen können wie folgt bezeichnet werden: (1) horizontale Drehung der Keile (Figur 7); (2) vertikale Drehung der Keile (Figur 8); und (3) entlasten der Keile (Figur 9). In Figur 16 sind kritische Geschwindigkeiten für einen 70 Tonnen-Trichterwagen gegen die Querdcimpfungskräfte aufgetragen, und zwar für sich verändernde Werte des Ständerrückführmomentes oder der Verbiegesteifigkeit. Der vorteilhafte Effekt des hohen Ständer-

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rückführmomentes oder des hohen Verbiege- bzw. Verwindungswiderstandes ist ersichtlich. Je höher der Verbiegewidorstand, um so höher ist die kritische Geschwindigkeit des Pendeins (hunting).

Die erste unerwünschte Bewegung ist die Drehung des Keiles 52 in der Drehgestellschemeltasche 42 um eine horizontale Achse, siehe Figur 7. Der Keil 52 äreht sich in der gezeigten Richtung und schlüpft bzw. gleitet etwas in der Drehgestellschemeltasche 42 nach unten. Hierdurch kann sich die Ecke des Keiles, die mit "x" bezeichnet ist, tiefer in die Drehgestellschemeltasche hineinbewegen, woraufhin die Kraft F konsequenterweise vermindert wird, wodurch wiederum das Verbiegemoment gF verringert wird und die kritische Geschwindigkeit des Fahrgestellpendelns verringert wird. Die zweite unerwünschte Bewegung ist die Drehung des Keiles 52 in der Drehgestellschemeltasche 42 um eine vertikale Achse, siehe Figur 8. Der Keil 52 dreht sich in der gezeigten Richtung. Durch diese Bewegung wird die statische Reibung zwischen der Drehgestellschemelschrägfläche 54 und dem Keil 52 frei, und folglich wird die Kraft F reduziert, welche auch das

Verbiegemoment gF vermindert. Schließlich kann gemäß der Darstellung in Figur 9 unter gewissen Bedingungen der Keil 26 sich nach unten in Richtung des Pfeiles in der Drehgestellschemeltasche 38 bewegen. Wegen der schrägen Oberfläche 34 des Keiles 26 kann der Keil 26 sich auf dem Seitengestellständer 22 zurückziehen, was zu einem raschen Abfall der Kraft F führt, wodurch wiederum das Verbiege-

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moment gF reduziert wird.

Die nächste Folge von Figuren beschreibt das Entlasten der Keile. Die Figuren 10, 12 und 13 sind Diagramme"eines Keiles unter Darstellung der Kräfte, welche auf den Keil wirken, wenn dort keine Vertikalbewegung des Drehgestellschemels vorhanden ist und wenn es dort keine Bewegung gibt. Mit Bezug auf die statische Bedingung (Figur 10) kann gezeigt werden, daß folgende Beziehungen gelten:

= F cos θ + F₂ sin θ

F = F sin θ - F₀ cos θ C 2.

wobei F_n die Normalkraft auf die schräge Oberfläche des Keiles ist, F die entsprechende, in der Ebene liegende Reibkraft ist, F die zur Ständeroberfläche des Keiles normale Kraft ist und F die Keilfederkraft ist. In Figur 11 ist das Verhältnis f - F/F , ein Maß des statischen Koeffizienten der Reibung, gegen die normale Ständerkraft F aufgetragen, und es sei bemerkt, daß die Kurve bei einem Wert unterhalb des statischen Reibkoeffizienten losgeht, der im Bereichizwischen 0,80 und 1,0 für Stahlguß in statischen Lagern liegt. Wenn das Verhältnis f den statischen Reibkoeffizienten übersteigt, gleitet der Keil relativ zu der Drehgestellschemeltasche, und die Ständerkraft F wird erheblich reduziert.

Bezüglich der Aufwärtsbewegung des Drehgestellschemels

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(Figur 12) kann gezeigt werden, daß folgende Beziehungen gelten:

F_n = F_c (cos θ - /c sin Θ) + F_g sin θ (a) F « F_c (sin θ + /£- cos θ) - F_s cos Θ, (b)

und bezüglich der Abwärtsbewegung des Drehgestellschemels (Figur 13) kann gezeigt werden, daß

„ = F_c (cos θ + P- sin θ) + F_g sin θ

(c)

F = F_c (-sin θ +Α' ^c°s &) + F_£ ^c°s θ (d)

Um das Verhältnis f = F/F zu finden, können die Paare der Gleichungen (a) und (b) sowie (c) und (d) sowohl für die Aufwärts- als auch für die Abwärtsbewegung des Drehgestellschemels benutzt werden. Figur 14 zeigt das Verhältnis f, aufgetragen gegen die normale Ständerkraft F für einen belasteten Wagen (F = 3160 lbs.) mit einer Drehgestellschemelbewegung in beiden Richtungen. Der Schlüpf- bzw. Gleitbereich ist als derjenige Bereich definiert, wo der statische Reibungskoeffizient zwischen der schrägen Keiloberfläche und der Drehgestellschemeltasche des Fahrgestells in dem Bereich zwischen 0,80 und 1,0 liegt. Wenn das Verhältnis f gleich diesem Bereich ist oder über diesem liegt, gleiten die Keile. Beim Gleiten der Keile wird die Verbiegesteifigkeit wesentlich reduziert, denn die stramme bzw. dichte oder feste Verbindung zwischen den Seitengestell ständern und dem Drehge-

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stellschemel ist aufgehoben. In Figur 14 tritt das System in den Schlüpf- bzw. Gleitbereich ein, wenn sich F dem Wert 8000 lbs. für die Aufwärtsbewegung des Drehgestellschemels nähert. Das Verhältnis f verhält sich gut für die Abwärtsbewegung und liegt im Bereich von +0/30 und -0/13.

Eine unabhängige bzw. parametrische Studie, die durchgeführt wurde, um die Wirkung der Variablen in den Gleichungen (a) (b), (c) und (d) abzuschätzen, hat zu den folgenden Schlußfolgerungen geführt:

(1) bezüglich des Koeffizienten der Gleitreibung ,u gilt: unter Bezugnahme auf Figur 15 ändert sich der Punkt, wo man in den Gleitbereich eintritt, nicht erheblich, obwohl das Erhöhen des Wertes von 0,50 auf 0,63 das Verhältnis f für die Aufwärtsbewegung erhöht. Durch Erniedrigen des Wertes auf 0,10 wird der Gleitbereich fast vermieden. Dies ist jedoch ein Randniveau für eine praktische Anwendung, d. h. unter dem Gleitbereich wird kein bequemer Rand oder Spielraum geschaffen. Im Falle der Abwärtsbewegung ruft die Erniedrigung des Wertes höhere Werte des negativen Verhältnisses f hervor. Wenn diese den Bereich zwischen 0,8 und -1,0 erreichen, kann der Keil bezüglich des Drehgestellschemels nach unten gleiten.

(2) Bezüglich des Keilwinkels θ gilt: unter Bezugnahme auf Figur 17 verringert die Abnahme des Keilwinkels das Verhältnis f für die Aufwärtsbevegung, aber das hat keine

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erhebliche Wirkung auf den Eintritt in den Gleitbereich. Das Verhältnis f für die Abwärtsbewegung des Drehgestell-· scheineis verhält sich gut.

(3) Bezüglich der Keilfederkraft F des belasteten Wagens

gilt: unter Bezugnahme auf Figur 18 erniedrigt für die Aufwärtsbewegung des Drehgestellschemels das Erhöhen der Keilfederkraft das maximale Verhältnis f und verändert den Eintritt in den Gleitbereich erheblich. Für die Abwärtsbewegung verhält sich das System gut.

Als Ergebnis der unabhängigen bzw. parametrischen Studie wurde der Schluß gezogen, daß nur das Verändern eines einzigen Parameters wahrscheinlich nicht zu einem praktischen System führen würde, um die Keile gegen eine unerwünschte Entlastung während der Vertikalbewegung zu sichern, und daß zum Erreichen eines Zweckes dieser Erfindung es wahrscheinlich notwendig wäre, einen oder mehrere der studierten Parameter zu verändern. Das Studium bzw. der Versuch empfahl das Reduzieren des Keilwinkels θ von 35 auf 30 unter Verminderung des Ständerreibkoeffizienten von 0,50 auf den Bereich von 0,25 bis 0,30 sowie das wesentliche Erhöhen der leeren und der belasteten Keilfederkraft.

Die horizontale und vertikale Drehung des Keiles 52 .innerhalb der Tasche 42 des Drehgestellscheniels 40 kann dadurch reduziert werden, daß man die Passung des Keiles innerhalb der Drehgestellschemeltasche gemäß der Darstellung in

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Figur 19 dicht bzw. festmacht. Hierdurch wird die Verbiegesteifigkeit erheblich vergrößert. Der Spielraum zwischen den Seiten 46 der Drehgestellschemeltasche 42 und der gegenüberliegenden Seiten 58 des Keiles 52 wurde für einen Versuch auf ein Minimum reduziert. Mit dem somit befestigten Keil zeigte der Versuch, daß der&ifang des Fahrgestellpendelns bedeutend erhöht wurde.

Alternativ kann zusätzlich zu der Neigung gemäß Darstellung in Figur 3 der Boden der Tasche des Drehgestellschemels so ausgestaltet werden, daß er von jeder Seitenwand 46 der Drehgestellschemeltasche zur Mitte der Tasche hin und zur Öffnung in die Tasche hinein gemäß der Darstellung in Figur 20 schräg verläuft bzw. geneigt ist. Die schrägen Abschnitte 6 4 der Drehgestellschemeltasche sind über ihre Breite flach bzw. eben und sind längs derselben zusammenfließend ausgestaltet, um einen geradlinigen Scheitel 6 5 zu formen, der in der Mitte zwischen den gegenübeliegenden Seitenwänden der Drehgestellschemeltasche angeordnet ist. Der Keil kann zwei separate Abschnitte 52a und 52b aufweisen, die Seite an Seite bzw. nebeneinander in der Tasche 42a in leichtem Abstand zueinander angeordnet sind. Die schrägen Oberflächen der Keilabschnitte sind abgeschrägt bzw. konisch, und die abgeschrägten bzw. konischen Oberflächen 62 befinden sich in vollem Flächeneingriff mit den gegenüberliegenden schrägen Oberflächen 64 der Tasche, während die entfernten Seiten der Keil abschnitte 58a in jeweils vollem Flächeneingriff mit den gegenüberliegenden Seiten 46 der Tasche stehen. Dies er-

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laubt der Keilfeder 60, beide Abschnitte des Keiles durch die Reaktion des Winkels Θ, Figur 3, gegen den Seitengeste3.1-ständer 44zu drücken. Gleichzeitig werden die Keilabschnitte getrennt jeweils gegen die Taschenseitenwände 46 des Drehgeste Ils chemels durch die Winkel °t gedrückt. Durch das Hineindrücken durch die kombinierten Winkel o< und Winkel θ in diese Position können die Keile weder um die vertikale noch um die horizontale Achse drehen.

Eine andere Ausführungsform ist schematisch in Figur 21 gezeigt. Der Aufbau ist ähnlich der, welcher in Figur 19 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die schrägen Oberflächen der Drehgestellschemeltasche und der Keil zusammengesetzte Schrägen bzw. Verbundneigungen haben, wie in Verbindung mit Figur 20 gezeigt ist. Die Keile an jedem Ende des Drehgestellschemels sind zu derselben Seite gefertigt, während die Keile auf jeder Seite des Drehgestellschemels nach rechts und nach links gefertigt sind.

Eine weitere andere alternative Ausführungsform ist in Figur gezeigt. Dieser Aufbau ist ähnlich dem, wie er in Figur 20 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die in Figur 20 gezeigte Tasche 42a durch eine vertikal verlaufende Wand 66 in zwei separate Abschnitte 6 8 für die jeweilige Aufnahme der Abschnitte der Keile 52a und 52b aufgeteilt ist.

Die scheir.atisch in den Figuren 2 3 und 24 gezeigte bevorzugte /viJsführuncjsform ist sehr ähnlich der in Figur 20 gezei gton.

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Die schrägen Abschnitte 6 4a der Drehgestellscheineltasche sind über ihre Breite flach bzw. eben. Sie sind jedoch längs dazu zusammenfließend ausgestaltet, um einen krummlinigen Scheitel 72 zu bilden, der in der Mitte zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden der Drehgestell schemeltasehe angeordnet ist. Folglich bieten die schrägen Abschnitte 64a eine konvexe Oberfläche, wenn man in die Tasche hineinblickt und die abgeschrägten bzw. konischen Oberflächen 62 der Keile 52a und 52b sind in Linienberührung damit angeordnet. Wenn der Drehgestellschemel also auf eine Seite kippt, schwenken die Keile über die konvexen Oberflächen, um ihre volle Flächenberührung zwischen den Keilen und den Ständern der Seitengestelle bei zubehaIten.

Die scherr-atisch in den Figuren 25 und 26 dargestellte Ausführung s forin der Erfindung ist grundsätzlich ähnlich der in den Figuren 23 und 24 gezeigten. Die den Keil aufnehmenden Taschen 74 sind jedoch nicht in dem Drehgestellschemel 76 gebildet. Stattdessen sind sie in den Ständern 78 der Seitenu'?stelle geformt. Zusätzlich sind die Keilfedern 80 in den Taschen 74 angeordnet. Die schrägen Abschnitte 82 der Tasche 74 sind über ihre Breite flach bzw. eben und längs derselben zusammenfließend ausgestaltet, um den krummlinigen Scheitel 54 7.U bilden, der mitten zwischen den gegenüberliegenden Pci 1eoÄ^nden 86 der Tasche 74 angeordnet ist. Folglich λ·5 e;.f?n co e. schrt'oen Abschnitte 82 eine konvexe Oberfläche,

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wenn man in die Tasche hineinblickt, und die abgeschrägten bzw. konusförmigen Oberflächen 88 der Keile 90 und 92 sind damit in Linienberührung angeordnet. Wenn also der Drehgestellschemel 76 auf eine Seite kippt, schwenken die Keile 90 und 92 über die konvexen Oberflächen, wie es erforderlich ist, um den vollen Flächenkontakt zwischen den Keilen und den S iten des Drehgestellschemels aufrechtzuerhalten.

Eine Ausführungsform der Erfindung hat einen oder mehrer der folgenden Punkte zur Folge:

(1) Reduzierten Keilwinkel Θ.

(2) Reduzierten Reibkoeffizienten ,u.

(3) Erhöhte Federkraft F des Reibungs-Stoßdämpfers (snubber).

(4) Keil- und Drehgestellschemeltasche sind so angeordnet, daß sie eine horizontale und vertikale Keildrehung verhindern.

Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath t
Dr. Di, ter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seifrert
PATENTANWÄLTE
3913^53
File 13-80
D - 62U0 WIESBADEN 1 S/B Postfach 6145
GuiUT-Freyug-Stra&c 25 Qf (06121)37 27 20 Tekpiinjn.drt«: ¹A^-ILtPATENT Telex: 4-186 247
8. April γ

Railroad Dynamics, Incorporated,

10 East Athens Avenue Ardmore, Pennsylvania 19003 /USA

Fahrgestell eines Eisenbahnwagens

Priorität: 11. April 1979 in USA, Serial-No. 29 260

Patentansprüche

Fahrgestell eines Eisenbahnwagens, gekennzeichnet durch

A. ein Paar von seitlich im Abstand angeordneten Radseitengestel]en (10), deren jedes am Drehgestellschemel eine Öffnung (16) hat, die mittels eines Paares von seitlich im Abstand angeordne-

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ORtGlNALlNSPECTED

ten Ständern (44) mit entgegengesetzt angeordneten Reiboberflächen (50) gebildet ist, welche die Breite der Öffnung (16) bilden,

B. einen Drehgestellschemel (40), welcher die Seitengestelle überspannt und gegenüberliegende, jeweils in die Drehgestellschemelöffnungen ragende Endteile hat, wobei die gegenüberliegenden Seitenoberflächenbereiche jedes Drehgestellscheitielendtexls gegenüber den Reiboberflächen dicht daneben angeordnet sind,

C. eine Einrichtung zur Befestigung des Drehgestellschemels auf den Seitengestellen mit

1. einer Einrichtung (24), die zwischen dem Drehgestellschemel und den Seitengestellen angeordnet ist zum nachgebenden Stützen des Drehgesteilschemels auf den Seitengestellen,

2. einem System von Keilen (52), die zwischen dem Drehgestellschemel und den Ständern angeordnet sind, wobei jeder Keil in einer Tasche (42) angeordnet ist, die in einem der Drehgestellschemel und Ständer gebildet ist, wobei gegenüberliegend gerichtete Seiten (58) derselben jeweils in engem Gleiteingriff mit gegenüberliegenden Seiten (46) der Tasche stehen, und

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3. mit einer nachgiebigen Einrichtung (28), welche jeden Keil in eine wirksame Arbeitsstellung di\">. in welcher die schräge Fläche (48) und die Reibfläche (56) des Keiles jeweils in Gleiteingriff mit der schrägen Oberfläche (54) der Tasche stehen, die in dem Drehgestellschemel oder dem Ständer gebildet ist, bzw. mit dem anderen der Teile (50).

2. Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Keil (52) unterbringenden Taschen (43) in dem Drehgestellschemel (40) gebildet sind bzw. die Keile (52) in den Taschen für eine Drehbewegung mit dem Drehgestellschemel ohne verlorene Bewegung bzw. ohne Leerlauf befestigt sind, wenn sich der Drehgestellschemel bezüglich der Seitengestelle (10) unter dem Einfluß einer auf die Fahrgestellanordnung aufgebrachten Verbiegekraft dreht.

3. Fahrgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (52) in den Taschen (42) gegen ein Drehen um eine vertikale Achse und um eine ausgewählte horizontale Achse, die jeweils normal zu dem Drehgestellschemel (40) angeordnet sind, befestigt sind.

4. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Keil (52) einstückig axisgebildet

und
ist die Grenzfläche zwischen jeweils gegenüberliegenden Schrägflächen des Keiles (52) und der Drehgestellscheiüoltasche (42) über die volle Breite des Keiles und dor Drc-hgestellschemeltasche flach ist.

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5. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (54) der Drehgestellschemeltasche (42) auf einer Seite der Tasche tiefer als auf der anderen Seite derselben in diese hineinragt, wodurch eine iin Querschnitt V-förmige Nut gebildet wird, deren eine Seite eine Seite (46) der Tasche und deren andere Seite die schräge Fläche (54) der Tasche ist, und daß der Keil mit einer Schrägfläche (48) versehen ist, die zur Gleitpassung in die Nut hinein abgeschrägt bzw. kegelig ist.

6. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägten bzw. konischen Oberflächen der Keile an jedem Ende der Drehgestelischemel (40) in derselben Richtung schräg verlaufend vorgesehen sind und daß die abgeschrägten bzw. konischen Oberflächen der Keile (52c, 52d) auf einer ersten Seite des Drehgestellschemels zur anderen Seite hin divergieren, während die abgeschrägten bzw. konischen Oberflächen der Keile (52c, 52d) auf der anderen Seite zu der ersten Seite hin konvergieren.

7. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der Drehgestellschemeltasche (52a) an den gegenüberliegenden Seitenwänden (46) der Tasche tiefer ist als in ihrer Mitte, wodurch die Abschnitte (64, 64) der jeweiligen Oberfläche neben den gegenüberliegenden Seitenwänden eine zusammengesetzte bzw. Verbundneigung haben, daß die Abschnitte der geneigten bzw;.

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schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche zusammenfließend vorgesehen sind, wodurch ein geradliniger Scheitel (65) geformt wird, und daß jeder Keil ein Paar von Abschnitten (52a, 52b) aufweist, die Seite an Seite in der zugeordneten Drehgestellschemeltasche angeordnet sind, und daß die schräge Oberfläche (62) jedes Keilabschnittes in vollem Flächeneingriff mit der gegenüberliegenden Oberfläche (64) der Drehgestellschemeltasche mit einer Verbundneigung steht.

8. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche (64, 64) der Drehgestellschemeltasche (52a) konvex ist, wenn man in die Tasche blickt, daß der gerade Scheitel (65) sich längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche erstreckt und mittig zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden (46, 46) der Tasche angeordnet ist und daß die Abschnitte (64, 64) der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Scheitels über ihre ^weilige Breite flach bzw. eben sind.
9. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der Drehgestellschemeltasche an den gegenüberliegenden Seitenwänden (46) der Tasche tiefer ist als in ihrer Mitte, wodurch die Ab-

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schnitte (64a, 64a) der jeweiligen Oberfläche neben den gegenüberliegenden Seitenwänden (48) eine zusammengesetzte bzw. Verbundneigung haben, daß die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche zusammenfliessend vorgesehen sind und dadurch einen Scheitel bilden, daß die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Scheitels jeweils über ihre gesamte Breite flach bzw. eben sind, daß jeder Keil ein Paar von Abschnitten (52a,52b aufweist, die Seite an Seite im Abstand in der zugeordnetenDrehgestellschemeltasche angeordnet sind und daß ein ■ Teil des Scheitels und der schrägen Oberflächen der Keilabschnitte derart krummlinig ist, daß er für das Schwenken der Keilabschnitte auf den schrägen Oberflächen der Drehgestellschemeltasche sorgt, wenn der DrehgestelIschemel (4Oa) zu einer Seite kippt.
10. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der Drehgestellschemeltasehe an den gegenüberliegenden Seitenwänden (46) der Tasche tiefer als in ihrer Mitte ist, wodurch die Abschnitte (64a,64a) der jeweiligen Oberfläche neben den gegenüberliegenden Seitenwänden eine zusammengesetzte bzw. Verbundneigung haben, die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche zusammenfliessend ausgebildet sind und dadurch einen krummlinien Scheitel bilden und daß jeder Keil ein Paar von Abschnitten

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(52a, 52b) aufweist, die Seite an Seite im Abstand in der zugeordneten Drehgestellschemeltasche angeordnet sind, und daß die schräge Oberfläche (62) jedes Keilabschnittes mit dem zugeordneten Abschnitt (64a) der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche in Linienberührung steht.
11. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der Drehgestellschemeltasche beim Hineinschauen in diese konvex ist, daß sich der krummlinie Scheitel längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche erstreckt und mittig zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden (46) der Tasche angeordnet ist und daß die Abschnitte (64a, 64a) der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche auf den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des Scheitels über ihre Breite flach bzw. eben sind.
12. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der Drehgestellschemeltasche auf den gegenüberliegenden Seitenwänden (46) der Tasche tiefer als in ihrer Mitte ausgebildet ist, wodurch die Abschnitte (64a, 64a) der Oberfläche, die jeweils neben den gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet sind, eine zusammengesetzte bzw. Verbundneigung haben, daß die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellscheivieltrische zusammen laufend ausgebildet

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sind und dadurch einen Scheitel bilden, die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Scheitels über ihre Breite flach bzw.eben ausgebildet sind, daß jeder Keil ein Paar von Abschnitten (52a, 52b) aufweist, die Seite an Seite im Abstand in der zugeordneten Drehgestellschemeltasche angeordnet sind, und daß die Keilabschnitte gleichzeitig durch eine Schraubenfedereinrichtung (28), die auf den Drehgestellschemel oder dem Seitengestell sitzt, in wirksame Arbeitsstellung gezwungen werden.
13. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von quer im Abstand angeordneten mit Rädern versehenen Seitengestellen (10) jeweils mit einer Drehgestellschemelöffnung (16) versehen sind, welche durch eine Einrichtung einschließlich eines Zug- bzw. Ziehteiles (20), eines Kompressionsteiles (18) und eines Paares von quer im Abstand angeordneten Ständern (44) gebildet ist, wobei gegenüberliegend vertikal verlaufende Reiboberflächen (50) die Breite der öffnung bilden; ein Drehgestellschemel (40a) die Seitengestelle überspannt und gegenüberliegende Endteile aufweist, die jeweils in die Drehgestellschemelöffnungen hineinragen, daß die gegenüberliegenden Seitenoberflächenbereiche jedes Drehgestellschemelendteiles jeweils gegenüber · den Reiboberflächen (50) dicht daneben angeordnet sind, daß der Drehgestellschemel in Grenzen frei ist, sich in

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den öffnungen relativ zu den Seitengestellen zu drehen, und zwar unter dem Einfluß einer auf die Fahrgestellen Ordnung aufgebrachten Verbiegekraft, und daß der Drehgestellschemel jeweils auf gegenüberliegenden Reiboberflächen mit offenen Taschen versehen ist, deren jede eine geneigte oder schräge Oberfläche hat, die an den gegenüberliegenden Seitenwänden (46) der Tasche tiefer als in ihrer Mitte ist, wodurch die Abschnitte (64a, 64a) der jeweiligen Oberfläche neben den gegenüberliegenden Seitenwänden eine zusammengesetzte oder Verbundneigung haben, daß die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche mittig längs der schrägen Oberfläche der Drehgestellschemeltasche zusammenlaufend ausgebildet sind und dadurch einen krummlinigen Scheitel bilden; eine Federgruppe (24) zwischen jedem Zug- bzw. Ziehteil und dem zugeordneten Endteil des Drehgestellschemels derart angeordnet ist, daß ein nachgiebiges Lager für den Drehgestellschemel vorgesehen ist; daß ein Keilsystem an jedem Seitengestellständer einen Keil aufweist, der gleitbar in jede Drehgestellschemeltasche paßt und ein Paar von Abschnitten (52a, 52b) aufweist, die Seite an Seite im Abstand angeordnet sind, wobei die schräge Oberfläche (62) jedes Keilabschnittes in Linienberührung mit dem zugeordneten Abschnitt (64a) der geneigten Oberfläche der Drehgestellschemeltasche steht, und eine Fe d ereinrichtung (28) aufweist, die auf das Seitengestell reagiert bzw. gegen dieses wirkt und die Abschnitte des Keiles in wirksame Arbeitsstellung zwi-

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sehen dem Drehgestellschemel und den Seitengestellen zwingt, wobei die Keile dadurch jeweils in den Taschen für eine Drehbewegung mit dem Drehgestellschemel ohne. Leerlauf befestigt sind, wenn sich der Drehgestellschemel unter dem Einfluß einer auf die Fahrgestellanordnung aufgebrachten Verbiegekraft relativ zu den Seitengestellen dreht.
14. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet/ daß der Keilwinkel im wesentlichen kleiner als 35 ° ist.
15. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel etwa 30 beträgt.
16. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von quer im Abstand angeordneten, mit Rädern versehenen Seitengestellen (10) jeweils mit einer öffnung (16) versehen ist, welche durch eine Einrichtung gebildet wird, einschließlich einem Zug- bzw. Ziehteil (20), einem Kompressionsteil (18) und einem Paar von quer im Abstand angeordneten Ständern (78) , deren gegenüberliegende jeweilige Flächen mit gegenüberliegenden offenen Taschen (74) versehen sind, die jeweils eine schräge Oberfläche haben_rdie an den gegenüberliegenden Seitenwänden (86) der Tasche tiefer als in ihrer Mitte ist, wodurch die Abschnitte (82, 82) der jeweiligen Oberfläche neben den Seitenwänden eine zusammengesetzte oder

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Verbundneigung haben und die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Tasche mittig längs der schrägen Oberfläche der Tasche zusammenlaufend ausgebildet sind und dadurch einen krummlinigen Scheitel formen; daß ein Drehgestellschemel (76) die Seitengestelle überspannt und normal zu diesem angeordnet ist, wobei gegenüberliegende Endteile derselben sich jeweils in die öffnungen hinein erstrecken, die gegenüberliegenden Seitenoberflächenbereiche jedes Drehgestell schemelendteils jeweils gegenüber den Ständern jeweils dicht neben diesen angeordnet sind, der Drehgestellschemel in Grenzen frei ist für ein Drehen in den öffnungen relativ zu den Gestellen, und zwar unter dem Einfluß einer auf die Fahrgestellanordnung aufgebrachten Verbiegekraft; daß eine Federgruppe (24) zwischen jedem der Zug- bzw. Ziehteile und dem. zugeordneten Endteil des Drehgestellschemels angeordnet und derart betrieblich vorgesehen sind, daß ein nachgiebiges Lager bzw. eine Stütze für den Drehgestellschemel geschaffen ist; und daß ein Keilsystem an jedem der Gestellständer vorgesehen ist mit einem Keil, der gleitbar in jede Tasche (74) paßt und ein Paar von Abschnitten (90, 92) aufweist, die Seite an Seite im Abstand angeordnet sind, wobei die schräge Oberfläche (88) jedes Keilabschnittes mit dem zugeordneten Abschnitt (82) der schrägen Oberfläche der Seitengestellständertasche (74) in Linienberührung steht, und mit einer Federeinrichtung (80), die in den Taschen angeordnet ist und gegen den Seitengestellständer so wirkt, daß die Abschnitte des Keiles in wirksame Arbeitsstellung zwischen Ständer und Drehgestellschemel

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gezwungen werden, wodurch die Keile jeweils gegen eine Drehbewegung mit dem Drehgestellschemel befestigt sind, wenn der Drehgestellschemel sich unter dem Einfluß einer auf die Fahrgestellanordnung aufgebrachten Verbiegekraft relativ zu den Seitengestellen dreht.
17. Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Keil aufnehmenden Taschen (74) in den Ständern (78) der Seitengestelle (10) gebildet sind und die Keile (90), (92) jeweils in den Taschen gegen ein Drehen um eine vertikale Achse und eine ausgewählte horizontale Achse in den Taschen befestigt sind.
18. Fahrgestell nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche (82) der den Keil aufnehmenden Tasche an den gegenüberliegenden Seitenwänden (86) der Tasche tiefer ist als in ihrer Mitte, wodurch die Abschnitte (82, 82) der jeweiligen Oberfläche neben den gegenüberliegenden Seitenwänden eine zusammengesetzte bzw. Verbundneigung haben, daß die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Tasche längs der schrägen Oberfläche der schrägen Tasche zusammenfließend ausgebildet sind und dadurch- einen Scheitel formen, die Abschnitte der schrägen Oberfläche der Tasche jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Scheitels über ihre Breite flach bzw. eben sind, daß jeder Keil ein Paar von Abschnitten (90,92) aufweist, die Seite an Seite in der zugeordneten Tasche angeordnet sind, und daß der Scheitel oder die schrägen Oberflächen (88,88) der Keile krummlinig sind, um ein Schwenken der Keilabschnitte auf

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der schrägen Oberfläche der Tasche zu sorgen, wenn der Drehgestellschemel (16) auf eine Seite kippt.
19. Fahrgestell nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche (82) der zum Keil passenden Tasche an den gegenüberliegenden Seitenwänden (86) der Tasche tiefer ist als in ihrer Mitte, wodurch die Abschnitte (82, 82) der Oberfläche jeweils neben den gegenüberliegenden Seitenwänden eine zusammengesetzte Neigung haben, die Abschnitte der Tasche längs der geneigten Oberfläche der Tasche zusammenfließend ausgebildet sind und dadurch'einen krummlinigen Scheitel formen, und daß jeder Keil ein Paar von Abschnitten (90, 92) aufweist, die Seite an Seite im Abstand in der zugeordneten Tasche angeordnet sind, und daß die geneigte Oberfläche (88) jedes Keilabschnittes mit dem zugeordneten Abschnitt (82) der schrägen Oberfläche der Tasche in Linienberührung steht.
20. Fahrgestell nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der zum Keil passenden Tasche in Blickrichtung in die Tasche hinein konvex ist, daß der sich längs der geneigten Oberfläche der Tasche erstreckende, krummlinie Scheitel mittig zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden (86, 86) der Tasche angeordnet ist und daß die Abschnitte (82, 82) der schrägen Oberfläche der Tasche jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Scheitels über ihre Breite jeweils flach bzw. eben sind.

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21. Fahrgestell nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Oberfläche der zum Keil passenden Tasche an den gegenüberliegenden Seitenwänden (86) der Tasche tiefer als in ihrer Mitte ist, wodurch die Abschnitte der Oberfläche jeweils neben den gegenüberliegenden Seitenwänden eine zusammengesetzte Neigung haben, die Abschnitte der geneigten Oberfläche der Tasche längs der schrägen Oberfläche der Tasche zusammenfließend angeordnet sind und dadurch einen Scheitel bilden, die Abschnitte (82) der schrägen Oberfläche der Tasche jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten des Scheitels über ihre Breite flach bzw. eben sind, jeder Keil ein Paar von Abschnitten (90, 92) aufweist, die Seite an Seite im Abstand in der zugeordneten Tasche angeordnet sind und daß die Keilabschnitte durch eine in der Tasche angeordnete und auf deren Boden sitzende Schraubenfedereinrichtung (80) gleichzeitig in wirksame Arbeitsstellung gezwungen werden.

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