DE3230419A1

DE3230419A1 - Hauptaufhaengung fuer ein eisenbahnwagendrehgestell

Info

Publication number: DE3230419A1
Application number: DE19823230419
Authority: DE
Inventors: William Warner 19034 Washington Pa. Dickhart
Original assignee: Budd Co 48084 Troy Mich; Budd Co
Current assignee: Bombardier Corp
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1983-03-10
Also published as: KR840001077A; FR2511961B1; SE461261B; US4444122A; CA1183724A; PT75417B; ES515266A0; AU8719282A; KR880001908B1; ES8307628A1; SE8204844L; PT75417A; SE8204844D0; FR2511961A1; JPS5839557A; BR8204994A; AU549408B2

Description

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PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95

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16. August 1982 DEA-30146

Hauptaufhängung für ein Eisenbahnwagendrehgestell

Die Erfindung betrifft eine Hauptaufhängung für ein Eisenbahnwagendrehgestell/ die zwischen einer Gleitlageranordnung und einem Seitenrahmen angeordnet ist, der eine in der Gleitlageranordnung laufende Achse aufnimmt.

Bei einem Eisenbahnwagen werden bekanntlich primäre und sekundäre Aufhängungssysteme verwendet. Das primäre Auf-.hägungssystem bzw. das Hauptaufhängungssystem ist die Aufhängung zwischen der Gleitlageranordnung bzw. Zapfenlageranordnung und dem Drehgestellrahmen. Die Gleitlageranordnung trägt eine Rad-Achs-Einheit. Durch das Rad erzeugte Beschleunigungskräfte werden auf das Hauptaufhängungssystem gerichtet, wobei ein Teil der Kräfte über das Hauptaufhängungssystem auf den Seitenrahmen übertra-' gen wird. Das sekundäre System ist zwischen einer Wiege am Drehgestell und dem Wagenkörper angeordnet und weist im allgemeinen Luftfedern oder mechanische Federn auf.

Die■Erfindung bezieht sich auf Hauptaufhängungssysteme, die in einer Vielzahl von Ausführungsbeispielen bekannt sind.

Es sind bereits Eisenbahnwagen im Einsatz, bei denen die Hauptaufhängung einen sogenannten Stoßring aus Kautschuk aufweist, der zwischen eine Gleitlageranordnung und den Seitenrahmen eines Drehbgestells eingepaßt ist. Der verwendete Kautschukring wird zusammengedrückt und zwischen der Gleitlageranordnung und dem Seitenrahmen eingeklemmt.

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Der zusammengedrückte Ring verursacht eine sehr hohe Steifheit in Vertikalrichtung und Längsrichtung, die in der Größenordnung von 20 kN/mm liegt.

Eine relativ hohe vertikale Steifigkeit in der Hauptaufhängung gibt eine sehr geringe Dämpfung der Radbeschleunig.ungen am Drehgestellrahmen. Die relativ hohe Steifigkeit in Längsrichtung möchte die Achspos.ition oder die Radbasis im Drehgestellrahmen halten.

Versuche haben gezeigt, daß eine Verringerung der vertikalen Steifkeit in der Hauptaufhängung die Beschleunigungen im Drehgestellrahmen verringert. Dies führt zu einer Steigerung der Lebensdauer des auf dem Drehgestell montierten Geräts.

Versuche haben außerdem gezeigt, daß eine Verringerung der Steifigkeit in Längsrichtung in der Hauptaufhängung es den Achsen am Drehgestell ermöglicht, eine bezüglich der Schienen beim Durchlaufen von Kurven radialere Stellung einzunehmen. Dadurch wird der Angriffswinkel der Radflansche bezüglich der Schienen verringert, wodurch die seitlichen Radkräfte reduziert werden. Dies hat eine Verringerung des . Verschleißes am Rad und am Flansch und somit eine längere Lebensdauer zur Folge.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Hauptaufhängung für ein Eisenbahnwagendrehgestell zu schaffen, bei dem die vertikale Steifigkeit reduzziert ist, um die Beschleunigungen am Drehgestellrahmen in Betrieb zu verringern und dadurch die Lebensdauer zu steigern/ und bei dem die Steifigkeit in Längsrichtung verringert ist, so daß die Achsen am Drehgestell eine stärker radiale Position bezogen auf Kurven in einer Schiene einnehmen können, um so die seitlichen Radkräfte und den Radverschleiß zu verringern, wobei eine Hauptaufhängung aus relativ weichem Kautschuk verwendet werden soll, in welchen das durch die Betriebsbeanspruchungen verursachte Kriechen oder

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Fließen auf ein Minimum reduziert wird, und wobei der Kautschuk eine hohe Kriechfestigkeit bzw. Dauerstandsfestigkeit aufweist und leicht in Hauptaufhänungssystemen bereits vorhandener Drehgestelle durch Austausch eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Hauptaufhängung, ' die zwischen einer Gleitlageranordnung und einem Seitenrahmen in einem Eisenbahnwagendrehgestell angeordnet ist, dadurch gelöst, daß die Aufhängung einen Ring aus Kautschuk aufweist,, der Hohlräume oder öffnungen aufweist, um die. Weichheit zu erzeugen. Der Ring aus Kautschuk ist fest mit oberen und unteren geteilten Ringen aus Metall iiaftend verbunden, um das Fließen des Kautschuks während des Betriebs zu verhindern und um zu ermöglichen, daß der Ring aus Kautschuk bei höheren Beanspruchungen arbeitet. Der obere Ring wird seitlich ! durch den Seitenrahmen, der untere'Ring seitlich durch die Gleitlager- bzw. Zapfenlageranordnung gehalten.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweis näher erläutert. Es zeigt:

. Fig. 1 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines

Drehgestells mit einer erfindungsgemäßen Auf-²^ hängung,

Fig. 2 den Schnitt 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt 3-3 von Fig. 2 und . ί

Fig. 4 bis 10 in aufgebrochenen Teilansichten verschiedene Ausführungsformen von Aufhängungen.

Herkömmliche Eisenbahnwagendrehgestelle haben gewöhnlich Seitenrahmen für die Aufnahme von Rad-Achs-Anordnungen. Das Drehgestell nimmt verschiedene Aggretate auf, beispielsweise die Bremsen, Antriebsmotoren, Getriebe und derglei-

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chen. Die herkömmlichen Drehgestelle haben auch geeignete Gleitlageranordnungen bzw. Zapfenlageranordnungen für die· Aufnahme der Achsen der Rad-Achs-Einheiten. Die Gleitlager sind gewöhnlich über Hauptaufhängungssysteme, die Kautschukringe oder dergleichen aufweisen, an den Seitenrahmen des Drehgestells befestigt. Der Aufbau solcher Drehgestelle ist an sich bekannt.

In Fig. 1 ist nur eine einzige Rad-Achs-Anordnung, eine einzige Gleitlageranordnung und ein einziges Hauptaufhängung s sy stern gezeigt. Ein herkömmliches Drehgestell hat jedoch vier Rad-Achs-Anordnungen, so daß vier Hauptaufhängungen verwendet' werden.

An einer Achse 12 ist ein Rad 10 befestigt. Um die Achse 12 ist eine Gleitlageranordnung 14 vorgesehen. Die Rad-Achs-Einheit umfaßt das Rad 10 und die Achse 12, die an einem Seitenrahmen 16 festgelegt sind. Der Seitenrahmen und andere nicht gezeigte Abschnitte des Drehgestells können verschiedene andere Gegenstände tragen, beispielsweise Bremseinheiten oder ähnliche Einrichtungen 18. Die Erfindung betrifft nun das zwischen der Gleitlageranordnung 14 und dem Seitenrahmen 16 angeordnete Hauptaufhängungssystem 20.

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Die Rad-Achs-Anordnung wird an dem Seitenrahmen 16 durch eine Klemmeinrichtung 22 gehalten, die um einen Punkt 24 schwenkbar ist. Nach der Aufnahme der Rad-Achs-Anordnung wird die Klemmeinrichtung 22 in eine Arretierstellung bewegt und am Rahmen durch eine Arretiereinrichtung 26 festgelegt gehalten, beispielsweise durch einen herkömmlichen Kopfbolzen mit Beilagscheibe und Arretiermutter.

Die in den Fig. 2 und 3 im Zusammenhang mit Fig. 1 gezeigte Hauptaufhängung 20 hat einen flexiblen Ring 28, beispielsweise aus Kautschuk, mit einer Vielzahl von Hohlräumen oder Aussparungen 30. Der Kautschukring 28 ist zwischen einen

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oberen geteilten Ring 32 und einen unteren geteilten Ring 34 eingesetzt. Der Kautschukring 28 ist mit Epoxy oder dergleichen mit der Innenfläche des äußeren Rings 32 und der Außenfläche des inneren Rings 34 haftend verbunden. 5

Der innere Ring 34 wird seitlich durch Randabschnitte/ 36 und 38 gehalten, die sich von dem Hauptkörper des Gleitlagers 14 nach außen erstrecken. Der äußere Ring 32 hat Randabschnitte 40 und 42, die sich nach außen für die Aufnahme des Rahmens 16 dazwischen erstrecken. Somit hält das Gleitlager 14 seitlich den Ring 34, während der'Seitenrahmen 16 den oberen Ring 32 hält.

Um die haftend befestigte Hauptaufhängung 20 um das Gleitlager 14 herum positionieren zu können, sind der äußere Ring 32.und der innere Ring 34 geteilt, so daß jeder Ring zwei Halbsegmente bildet. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat der äußere Ring 32 die Segmente 44 und 46, während der innere Ring 34 die Segmente 48 und 5O. aufweist. Die beiden Halbringe begünstigen die Durchführung einer spanabhebenden. Bearbeitung der ineinanderpassenden Teile.

Die Verwendung von Aussparungen oder Hohlräumen 30 im Kautschukring 28 reduziert die Gesamtfläche des Kautschuks und steigert die Beanspruchungen und somit die Durchbiegungen unter Last. Die Aussparungen im Ring geben eine niedrigere Federkennzahl in Vertikal- und Längsrichtung. Dies ergibt eine Hauptaufhänguhg, die weicher ist als in vielen bisher verwendeten Hauptaufhängungen.

Die Betriebsbeanspruchungen im Kautschuk hat man bisher auf das Fließen des Kautschuks begrenzt. Gemäß der Erfindung ist der Kautschukring haftend mit dem Metall, beispielsweise Stahlplatten, beispielsweise in Sandwichbauweise verbunden. Deswegen kann der Kautschukring im primären Aufhängungssystem unter viel höheren Beanspruchungen betrieben werden. Durch die Haftverbindung des Kautschukrings mit den

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Stahlplatten ist es möglich, den in Sandwichbauweise angeordneten Kautschukring mit höheren Beanspruchungen und größeren Spannungen bei gleichen Kräften arbeiten zu lassen, um die Arbeit im Bereich des Kautschukrings zu verringern und um so weichere Federkennwerte zu erhalten. Die Sandwichverbundbauweise ermöglicht einen Zuschnitt der verringerten Kautschukfläche mit Aussparungen. Die Aussparungen bilden Ausbauchungsbereiche für den Kautschuk und ergeben so eine weichere Federcharakteristik.

Aufgrund der Hohlräume oder Aussparungen, die eine weichere Federung ergeben, und der die Haftverbindung erzeugenden üfoistände, die das Ausbauchen der Kautschukkontaktflächen mit den Metallringen verhindern, kann die vertikale Steifigkeit der Hauptaufhängung auf die Hälfte oder weniger, verglichen mit der üblichen Auslegung, verringert werden, bei welcher ein komprimierter massiver Ring aus Kautschuk verwendet wird. Die lokale Steifigkeit kann auf 1/4 oder weniger verringert werden.

Wie erwähnt reduziert das relativ weiche Aufhängungssystem die von dem Rad an dem Drehgestellrahmen erzeugten Beschleunigungen. Dies führt dazu, daß die Lebensdauer der Ausrüstung auf dem Drehgestell gesteigert wird. Die Steifigkeit in Längsrichtung wird verringert, so daß ein radiales Positionieren des Drehgestells bezüglich der Schienen während des Durchlaufs von Kurven möglich ist, wodurch der Angriffswinkel der Radflansche an den Schienen verringert wird, was einen geringeren zeitlichen Verschleiß der Räder bedeutet.

Die im Abstand angeordneten öffnungen 30 von Fig. 3 erstrecken sich im Kautschukring 28 im wesentlichen in zur Achse der Gleitlageranordnung. 14 parallelen Richtungen. Die öffnungen 31 können länglich sein. Fig. 4 bis 9 zeigen jeweils eine Grundanordnung des Kautschukrings bezogen auf den inneren Ring und den äußeren Ring, ausgenommen die

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Ausgestaltungen der Aussparungen oder Hohlräume in dem Kautschukring 28.

Jede der in den Fig, 4 bis 9 gezeigten Ausführungsformen hat einen äußeren Ring 32 und einen unteren oder inneren Ring 34. In Fig. 4 hat der Kautschukring 52 eine Vielzahl von im Abstand angeordneten öffnungen 53, die im wesentlichen quadratisch sind und sich durch den Ring 52 in Richtungen parallel zur Achse der Gleitlageranordnung 14 erstrecken. In Fig. 5 hat der Ring 54 im Abstand angeordnete dreieckige öffnungen 55, die in Richtungen parallel zur Gleitlageranordnung 14 verlaufen. In Fig. 6 hat der Kautschukring 56 eine Vielzahl von länglichen im Abstand angeordneten öffnungen 57, die sich radial durch den Ring 56 erstrecken. In Fig. 7 hat der Ring 58 eine Vielzahl von ausgerichteten dreieckigen öffnungen 59, die radial durch den Ring 58 verlaufen. In Fig. 8 hat der Ring 16 relativ quadratische öffnungen 61, die sich radial durch den Ring 16 erstrecken. Es kann jede beliebige Anzahl von öffnungen in dem Kautschukring verwendet werden, wobei diese Zahl von der speziellen Auslegung abhängt.

In Fig. 9 hat der Ring 62 eine Vielzahl von etwas verformten länglichen öffnungen 63. Diese öffnungen sind etwa den öffnungen 30 in Fig. 3 gleich, mit der Ausnahme, daß der Ring 62 einen sich nach oben erstreckenden Kautschukabschnitt 65 hat. Die Formen dieser öffnungen ermöglichen unterschiedliche Federkennzahlen in dem Kautschukring 62. Wenn beispielsweise in Betrieb die Hauptaufhängung beljastet wird und sich die öffnung 63 schließen möchte, greift der Abschnitt der Kautschuks, der zur Oberseite des Rings 62 hin liegt, an dem ausfahrenden Abschnitt 65 an, um die, Federkennzahl zu verändern/ die dadurch etwas steifer wird.' Gleichzeitig besteht noch ein Hohlraum oder eine offenb Fläche in der Gesamtöffnung, die die Beibehaltung der relativ weichen Federkennzahl ermöglicht.

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In Fig. 10 ist eine etwas andere Seitenrahmenausgestaltung als in den Fig. 1 bis 3 gezeigt. Der Seitenrahmen 68 von Fig. 10 hat nach unten verlaufende Randabschnitte 70 und 72. Um die weiche Federkennzahl' zu erhalten, hat ein Kautschukring 74 Aussparungsabschnitte 76. Der Kautschukring 74 ist haftend mit Epoxy oder dergleichen an einem oberen Ring 78 und an einem unteren Ring 80 befestigt. Der äußere Ring 78 hat sich nach unten erstreckende Randabschnitte 82 und 84. Der obere Ring 78 ist so angeordnet, daß er zwischen den Randabschnitten 70 und 72 des Seitenrahmens 68 gehalten ist. Der untere Ring 80 ist zwischen Randabschnitten 90 und 92 des Gleitlagers 86 gehalten.

Die Ausführungsform von Fig. 10 ist der der Fig. 1 bis 3 sehr ähnlich. Ausgenommen ist die Anordnung mit der Ausrichtung der Randabschnitte des oberen Rings und des Seitenrahmens. Die Seitenrahmen von Fig. 10 haben nach unten vorstehende Abschnitte 70 und 72, während die Seitenrahmen der Fig. 1 bis 3 keine solchen Vorsprünge oder Randabschnitte aufweisen, wodurch es erforderlich ist, daß die vorstehenden Abschnitte am äußeren Ring angelegt werden, um die Hauptaufhängung am Seitenrahmen zu halten.

Es ergibt sich ein relativ weiches Primäraufhängungssystem, in welchem die Gleitlageranordnungen bzw. Zapfenlageranordnungen des Drehgestells im wesentlichen die gleichen wie bei den bisher bekannten Systemen sind. Die erforderliche Neuausstattung wird relativ einfach. Dadurch, daß Öffnungen oder Hohlräume im Kautschuk vorgesehen sind, dergibt sich eine gewünschte niedrige Federkennzahl, während die haftende Verbindung des Kautschuks an den Stahlringen es ermöglicht/ daß der Kautschukring bei gleicher Fläche höheren Beanspruchungen widersteht.

Leerseite

Claims

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PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATtORNEYS

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16. August 1982 DEA-3014 6

Patentansprüche
M .J Hauptaufhängung für ein Eisenbahnwagendrehgestell, die zwischen einer Gleitlageranordnung und einem Seitenrahmen angeordnet ist, der eine in der Gleitlageranordnung laufende Achse aufnimmt, gekennzeichnet durch,

a) einen ersten inneren Ring (34, 80) aus Metall, der an dem Gleitlager (14) befestigt ist,

b) einen zweiten äußeren Ring (32, 78) aus Metall, der im Abstand vom ersten Ring (34, 80) angeordnet und

an dem Seitenrahmen (16, 68) befestigt ist und cj einen Ring (28, 50, 54, 56, 58, 60, 62, 74) aus Kautschuk, der zwischen dem ersten und zweiten Ring (34, 32) aus Metall angeordnet und damit haftend verbunden ist, wobei im Ring (28, 50, 54, 56, 58, 60, 62, 74) aus Kautschuk Aussparungsabschnitte (30, 53, 55, 57, 59, 61, 63, 76) ausgebildet sind.
2. Hauptaufhängung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der erste Ring (34) aus Metall und der zweite Ring (32) aus Metall jeweils wenigstens zwei Segmente (48, 50; 44, 46) aufweisen, die im Abstand voneinander angeordnet sind.

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3. Hauptaufhängung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichne t, daß jedes der beiden Segmente (48, 50; 44, 46) des inneren Rings (34) und des äußeren Rings (32) annähernd die eine Hälfte des gesamten Ringumfangs aufweist.
4. Hauptaufhängung nach Anspruch 3,· dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der beiden Segmente (48, 50) des ersten inneren Rings (34) durch das Gleitlager (14) gehalten sind.
5. Hauptaufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der beiden zweiten Segmente (44, 46) des äußeren Rings (32) seitlich an dem Seitenrahmen (16) gehalten sind.
6. Hauptaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Segmente .(44, 46) des äußeren Rings (32) sich nach außen erstreckende Randabschnitte (40,.42) längs ihrer äußeren Kanten aufweisen, um den Seitenrahmen (16) dazwischen aufzunehmen.
7. Hauptaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zweiten Seg- mente des äußeren Rings (28) sich nach innen erstreckende Randabschnitte (82, 84) längs ihrer äußeren Kanten aufweisen, die zwischen nach innen vorstehende Flansche (70, 72) an dem Seitenrahmen (16) passen.
8. Hauptaufhängung nach Anspruch 6, dadurch g e kenn ze lehnet, daß die Aussparungsabschnitte im Ring (52, 54, 62) aus Kautschuk seitliche durchgehende öffnungen (53, 55, 63) sind.
9. Hauptaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungsabschnitte in dem Ring (56, 58, 60) aus Kautschuk durchgehende · radiale öffnungen (57, 59, 61) sind.

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1O. Hauptaufhängung nach Anspruch 8, dadurch g e -

kenn ze ichnet, daß die seitlichen öffnungen (63) so geformt sind, daß sie unterschiedliche Federkennwerte haben, wenn die Last an der Hauptaufhängung zunimmt.