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Die Erfindung betrifft eine Achslageraufhängung zur Montage
von Achsen eines Schienenfahrzeugs an dessen Fahrgestellrahmen
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Achslageraufhängung ist in der GB-A-2 193 941
offenbart. Jedoch gibt es weder eine Offenbarung noch einen
Hinweis auf eine Anpassung einer Querschnittsform der
Verankerungsstrebe zum Ausgleichen ihrer Verwindungssteifigkeit mit
jener des elastischen Elements auf im wesentlichen dasselbe
Maß, und bei diesem vorbekannten Aufbau absorbiert der
relevante Teil der Schienen-Bogie-Rädersätze die Radialkraft
allein.
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Eine Achslageraufhängung vom Achsverankerungsstrebentyp zur
Montage der Achse eines Schienenfahrzeugs an einem
Fahrgestellrahmen ist beispielsweise in den japanischen Patent-
Offenlegungsschriften mit der Nr. 58-63568 und der Nr.
58-118447 schon offenbart. Die Fig. 6 und 7 zeigen ein
herkömmliches Beispiel. In den Zeichnungen bezeichnet ein
Bezugszeichen 13 ein Rad, das an derselben Achse 1 montiert ist wie
jener eines Rads (nicht gezeigt), das an der
gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs vorgesehen ist. Derartige zwei Achsen
sind in der Nähe beider Enden eines Fahrgestellrahmens 12
montiert, wodurch ein Fahrgestell gebildet wird. Ein
Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Achslager, das ein Lager 2 usw. der
Achse 1 enthält. An der rechten Seite der Zeichnung des
Achslagers 3 ist eine Achsverankerungsstrebe 3' vorgesehen, die
integral mit dem Achslager ausgebildet ist und drehbar
gleitbar durch einen Bolzen 8', der mit einem elastischen Element
7a umwickelt ist, an dem Fahrgestellrahmen 12 gestützt ist. An
der linken Seite der Zeichnung des Achslagers 3 ist ein Ende
eines Verbindungsglieds 11 mit einem Bolzen 10 verbunden, und
das andere Ende des Verbindungsglieds 11 ist über das
elastische Element 7b mit dem Fahrgestellrahmen 12 gekoppelt. Ein
Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Achsenfeder, die relative Auf-
und Abbewegungen zwischen dem Fahrgestellrahmen 12 und der
Achse 1 puffert.
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Bei dieser Achslageraufhängung erfolgen die Vibrationen nach
oben und nach unten, die zwischen dem Fahrgestellrahmen 12 und
dem Rad 13 auftreten, durch drehbares Gleiten der Bolzen 8'
und 10.
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Eine Achslageraufhängung vom Achsverankerungsstrebentyp, die
in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, eliminiert einen
Gleitabschnitt, wobei eine Achsverankerungsstrebe 3' an einem
Fahrgestellrahmen 12 mit einem Bolzen 8' gekoppelt ist, der mit
einem elastischen Element 7a umwickelt ist. Da die
Achsverankerungsstrebe 3' ein freitragender Träger ist, müssen zwei Sätze
elastischer Elemente 7a und Bolzen 8' vorgesehen sein, wie es
in Fig. 9 gezeigt ist, damit eine in einer Achsenrichtung
auferlegten äußeren Kraft gegenüber Widerstand geleistet werden
kann.
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Weiterhin ist zum Verhindern des Reduzierens einer Radlast
(oder einer Entgleisung, die bei der letzten Stufe des
Reduzierens verursacht wird) aufgrund einer äußeren Kraft in einer
Achsenrichtung und einer Unregelmäßigkeit von Schienenspuren
ein ein Lager stützendes elastisches Element 7c zwischen ein
Lager 2, das Achslager 3 und eine Lageraufnahme 5 gewickelt.
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Die Leistungsfähigkeit, die für ein neuestes Schienenfahrzeug
erforderlich ist, enthält eine Hochgeschwindigkeits-
Laufleistung, ein leichtes Warten und ein Reduzieren des
Fahrzeuggewichts zum Reduzieren eines Schadens, der den Schienen
auferlegt werden kann, usw.
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Jedoch ist, wie es durch das herkömmliche Beispiel in den Fig.
6 und 7 nach dem Stand der Technik gezeigt ist, wenn das
Fahrzeug fährt, die Fähigkeit zum Absorbieren einer Vibration in
einer Achsenrichtung des Fahrzeugs aufgrund eines Gleitens und
von Zwischenräumen zwischen dem Bolzen 8' und dem elastischen
Element 7a, zwischen dem Bolzen 8' und dem Fahrgestellrahmen
12, und zwischen dem Bolzen 10 und dem Verbindungsglied 11
derart verschlechtert, daß die Laufstabilität des Fahrzeugs
reduziert ist und daß auch eine Lauffähigkeit bei hoher
Geschwindigkeit größtenteils reduziert ist. Weiterhin tauchen
noch mehr Probleme auf, wie beispielsweise eine
Verschlechterung der Laufleistungsfähigkeit des Fahrzeugs aufgrund der
altersbedingten Abnutzung der Gleitabschnitte und der
Zwischenraumabschnitte und einer Komplikation bei seiner Wartung
aufgrund eines Schmierens und eines Ersetzens seiner
Komponenten.
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Andererseits gibt es bei dem herkömmlichen Beispiel, das in
den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, kein Gleiten und kiene
Zwischenräume in der Achslageraufhängung, aber ihre
Achsverankerungsstrebe ist größenmäßig und gewichtsmäßig größer, und ein Raum
zur Montage derselben ist breiter. Weiterhin ist, wie es in
einer Schnittansicht der Achsverankerungsstrebe 3' in Fig. 10
gezeigt ist, da die Achsverankerungsstrebe 3' eine große
Verwindungssteifigkeit in einer Drehrichtung I besitzt (d.h. in
einer Laufrichtung) und einen breiten Abstand in der
Achsenrichtung der elastischen Elemente 7a, die
Verwindungssteifigkeit zwischen der Verankerungsstrebe 3' und dem
Fahrgestellrahmen 12 groß. Demgemäß ist es notwendig, auch das elastische
Element 7c an dem Lager 2 vorzusehen, damit das Reduzieren der
Radlast (oder das Entgleisen) verhindert wird, das
möglicherweise verursacht wird, wenn die Spur aufgrund der
Unregelmäßigkeit
bei der Spur oder einem Reduzieren bei der Schräge
(der Differenz der Höhen zwischen einer inneren Schiene und
einer äußeren Schiene bei einer Kurve) verzogen wird, wodurch
Probleme wie beispielsweise ein komplizierter Aufbau und ein
Vergrößern des Gewichts des Achslagers 3 verursacht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung ist gemacht, damit die oben beschriebenen
Probleme des Standes der Technik gelöst werden, und eine Aufgabe
der Erfindung ist es, eine leichtgewichtige
Achslageraufhängung zu schaffen, die eine hohe Laufstabilität bei einer hohen
Geschwindigkeit besitzt und deren Wartungsarbeit reduziert
werden kann.
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Zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe ist eine
Achslageraufhängung gemäß Anspruch 1 geschaffen, und weitere
Ausführungsbeispiele sind in Unteransprüchen 2 - 4 beansprucht.
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Vorteilhaft besitzt die Achslageraufhängung eine
Achsverankerungsstrebe einer ausgewählten Querschnittsform, die mit dem
Fahrgestellrahmen über einen Schaft und ein elastisches
Element integral gekoppelt ist. Als Ergebnis wird sowohl der
Achsverankerungsstrebe als auch dem elastischen Element eine
Verwindungssteifigkeit des Fahrzeugs in der Laufrichtung des
Fahrzeugs auferlegt.
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Die Funtion dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf die
Fig. 1 und 2 beschrieben.
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Der Achslagerkörper 4 ist integral mit dem Achslager 5 und der
Achsverankerungsstrebe 3' ausgebildet und ist über das
elastische Element 7 derart an dem Fahrgestellrahmen 12 montiert,
daß es kein Gleiten und keinen Zwischenraum gibt.
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Die relativen vertikalen Bewegungen zwischen der Achse 1 und
dem Fahrgestellrahmen 12, die einer Schlupfbewegung des
Achslagerkörpers 4 um den Schaft 8 gleich sind, werden durch das
Deformieren des elastischen Elements 7 zugelassen, das
zwischen der Achsverankerungsstrebe 3' und dem Fahrgestellrahmen
12 vorgesehen ist.
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Da die Achsverankerungsstrebe 3 eine Verwindung in der
Laufrichtung des Fahrzeugs zuläßt und mit der
Verwindungssteifigkeit des elastischen Elements 7 seriell gekoppelt ist, ist
dann die zusammengesetzte Verwindungssteifigkeit zwischen dem
Achslagerkörper 4 und dem Fahrgestellrahmen 12 reduziert,
wodurch der relative Versatz eines Rollens zwischen der Achse 1
und dem Fahrgestellrahmen 12 leicht derart zugelassen werden
kann, daß das Achslager und die Achse der longitudinalen, der
lateralen und der vertikalen Vibration zwischen der Achse und
dem Fahrgestellrahmen als Ganzes ohne das Auftreten eines
Ratterns folgen können.
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Andere Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden besser
aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den
angehängten Ansprüchen verstanden, wenn sie zusammen mit den
beigefügten Zeichnungen angesehen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Achslageraufhängung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung;
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der
Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der
Fig. 1 oder 6;
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Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels dieser Erfindung;
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Fig. 5A und 5B sind Schnittansichten, die ein abgeändertes
Beispiel der Querschnittsform einer
Achsverankerungsstrebe zeigen;
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Fig. 6 und 7 sind Ansichten eines herkömmlichen Beispiels
einer Achslageraufhängung, wobei Fig. 10A eine
Vorderansicht und Fig. 7 eine Schnittansicht entlang
der Linie J-J der Fig. 6 ist;
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Fig. 8 und 9 sind Ansichten eines weiteren herkömmlichen
Beispiels, wobei Fig. 8 eine Vorderansicht und Fig.
9 eine Draufsicht ist; und
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Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie H-H der
Fig. 8.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3: eine
Achsverankerungsstrebe 3', die sich in derselben Richtung wie die Laufrichtung
C eines Fahrgestells erstreckt, ist integral an einem
Achslager 3 vorgesehen, das die Achse 1 mit einem Rad 13 stützt, was
einen Achslagerkörper 4 bildet. Der Achslagerkörper 4 ist über
eine Achsenfeder 6 an einem Fahrgestellrahmen 12 moniert, aber
die Achsverankerungsstrebe 3' ist durch ein elastisches
Element 7 und einen Schaft 8 an der Achsverankerungsstrebenstütze
des Fahrgestellrahmens 12 schalengekoppelt.
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Das elastische Element 7 ist an dem Schaft 8 angebracht und in
die Achsverankerungsstrebe 3' gepreßt, damit es bei dieser
Struktur keinen Schlupfteil gibt. Der Schaft 8 und der
Fahrgestellrahmen 12 sind durch eine sich verjüngende Schaftpassung
oder eine Bolzenklemmfeststellung gekoppelt, was auch dazu
führt, daß die Struktur keine Schlupfteile besitzt. Demgemäß
kann der Achslagerkörper in einer Richtung E um den Schaft 8
als Zentrum mittels der Deformierung des elastischen Elements
7 kippen. Somit kann sich die Achse 1 in einer Richtung F zu
dem Fahrgestellrahmen 12 über den Achslagerkörper 4 vertikal
relativ bewegen.
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Das elastische Element überträgt eine Antriebskraft und eine
Bremskraft in eine Richtung C (dieselbe wie die Laufrichtung)
und eine laterale Kraft in einer Richtung D (dieselbe wie die
Achsenrichtung) von der Achse 1 zu dem Fahrgestellrahmen 12
über das Achslager 3 und die Achsverankerungsstrebe 3'.
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Wie es oben beschrieben ist, ist ein Versatz zwischen dem
Achslagerkörper 4 und dem Fahrgestellrahmen 12 mittels der
Deformierung des elastischen Elements 7 zugelassen. Da es
keinen Schlupf und insbesondere keinen Zwischenraum in einer
Richtung C (dieselbe wie die Laufrichtung des Fahrzeugs) gibt,
rattert die Achslageraufhängung nicht, wodurch eine
Laufstabilität erhöht wird und dem Fahrzeug ermöglicht wird, mit hoher
Geschwindigkeit zu fahren. Weiterhin wird der Zwischenraum
nicht wie der herkömmliche aufgrund einer altersmäßigen
Abnutzung vergrößert, die Verschlechterung der Laufleistung kann
verhindert werden, da es kein Gleiten oder keine Schlupfteile
gibt, wodurch das Ersetzen abgenutzter Komponenten eliminiert
ist und eine Wartung leicht durchgeführt werden kann.
Verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel sind das Verbindungsglied
und die Bolzen eliminiert, wodurch das Gewicht der
Achslageraufhängung reduziert werden kann. Weiterhin ist ein
Zusammenbauen aufgrund ihrer einfachen Struktur leichtgemacht.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann die Verwindungssteifigkeit
zwischen dem Achslagerkörper 4 und dem Fahrgestellrahmen 12
reduziert werden, da die Verwindungssteifigkeit des
elastischen Elements 7 bei der vorliegenden Erfindung mit jener der
Achsverankerungsstrebe 3' seriell gekoppelt werden kann.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Achsverankerungsstrebe 3'.
Wenn die Verwindungssteifigkeit der Achsverankerungsstrebe in
einer Richtung E (dieselbe wie die Laufrichtung) in der
Zeichnung mit K1 bezeichnet ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und
die Verwindungssteifigkeit des elastischen Elements 7 in der
Richtung G mit K2 bezeichnet ist, wird die zusammengesetzte
Verwindungssteifigkeit K der Achsverankerungsstrebe 3' und des
elastischen Elements 7 aus der Formel 1/K = 1/K1 - 1/K2
erhalten, und somit ist die kombinierte Verwindungssteifigkeit
kleiner als K1 oder K2.
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Weiterhin sind K1 und K2 im wesentlichen auf dasselbe Maß
ausgeglichen, wodurch die zusammengesetzte Verwindungssteifigkeit
K aus K1 und K2 mit einem guten Gleichgewicht ohne eine
Verringerung der Steifigkeiten der Achsverankerungsstrebe 3' und
des elastischen Elements 7 reduzierbar ist. Als Ergebnis ist
der relative Versatz in der Rollrichtung zwischen der Achse 1
und dem Fahrgestellrahmen 12 zugelassen. Daher kann das
Fahrzeug der Verwindung der Spur aufgrund einer Unregelmäßigkeit
in der Spur oder einer Reduktion der Schräge der Schienen
folgen, wodurch das Reduzieren der Radlast verhindert wird, was
durch das Verwinden bzw. das Verzerren der Schienen erzeugt
wird (wenn das Reduzieren der Radlast erhöht wird, wird
schließlich ein Entgleisen verursacht).
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Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Eine Achsenfeder 6 steht zwischen einem Fahrgestellrahmen 12
und einem Achslager 3 im Eingriff. Der andere Aufbau ist
derselbe wie jener des vorherigen Ausführungsbeispiels.
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Die Verwindungssteifigkeit der Achsverankerungsstrebe 3' ist
geeignet ausgewählt durch Einstellen ihrer Querschnittsform in
Kombination mit der Verwindungssteifigkeit des elastischen
Elements 7.
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Die Fig. 5A und 5B zeigen weitere Beispiele der
Schnittansichten einer Achsverankerungsstrebe 3'. Somit kann die
Verwindungssteifigkeit der Achsverankerungsstrebe 3' in einer
Richtung G in Fig. 3 durch geeignetes Einstellen der
Querschnittsform der Achsverankerungsstrebe 3' ausgewählt werden, wie es
oben beschrieben ist.