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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Achslagen-Halterung für
ein Drehgestell gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Ein herkömmliches Schienenfahrzeug ist
so konstruiert, dass jedes Paar linker und rechter Räder an einer
entsprechenden Achse fixiert ist, so dass sie sich bei gleichen
Rotationsgeschwindigkeiten drehen. Ferner sind im herkömmlichen
Schienenfahrzeug an Kontaktstellen zwischen den Rädern und Schienen
Neigungen vorgesehen, die „Radaufstandsfläche" genannt werden,
so dass, wenn die Räder
auf gekrümmten
Teilen der Schienen laufen, durch die Wirkung der Zentrifugalkraft
oder dergleichen ein entsprechender Radsatz auf die Außenseite der
Kurve verschoben wird, um dadurch einen Unterschied zwischen den
Drehradien der inneren und äußeren Räder zu bewirken,
um das Rutschen der inneren und äußeren Räder auf
den Schienen so zu unterdrücken,
dass es in einem engen Bereich ist. Ferner ist im Falle einer spitzen
Kurve der Gleise eine Vergrößerung des
Abstandes zwischen Schienensträngen
vorgesehen, die „Spielraum" genannt wird, so
dass der Unterschied zwischen den Drehradien der inneren und äußeren Räder sich
stärker
vergrößert. Wie
oben beschrieben weisen auf diese Weise die Räder an sich eine Selbststeuerungseigenschaft auf.
Ein herkömmliches
Drehgestell ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass ein Achslagersuspensionssystem
mit Längssteifigkeit
zwischen einem Gestellrahmen und einem Achslager vorgesehen ist,
um zu verhindern, dass ein Schlingern auftritt, wenn auf gerader
Strecke mit Hochgeschwindigkeit gefahren wird. Ferner sind in Hinblick
auf den Mechanismus die entgegengesetzten Enden der Achse elastisch am
Gestellrahmen befestigt. Als Folge davon ist es im Fall, wo die
entsprechenden Achsen zur Mitte der Kurve gerichtet werden sollen,
wenn die Achsen die Kurve eines Gleises durchlaufen, die Übertragung
einer Kraft erforderlich, die die elastische Suspensionskraft übersteigt.
Deshalb wird ein Mechanismus zum Verbinden der Achsen und des Gestellrahmens durch
Verbindungselemente verwendet, beispielsweise wie in der in JP-A-5-77730
beschriebenen Erfindung.
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Diese Systeme werden jedoch in ihrer
Struktur so komplex, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen
Gestellen eine Erhöhung
des Gewichts, der Produktionskosten und Wartungskosten ergeben. Dementsprechend
werden diese Systeme nur für
limitierte Zwecke spezieller Expresszüge wie JR Hokkaido 283 Motorschienenfahrzeuge
oder dergleichen verwendet, die einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb erfordern.
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GB-A-2023523 offenbart eine Fahrzeugaufhängung, worin
eine Achse an jedem Ende durch ein Achslager und Federmittel gelagert
ist und wobei Federmittel zwischen jedem Achslager und einem zugeordneten
starren Fahrzeugaufbau wirken.
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Das Federmittel weist ein effektives
Federzentrum auf, das auf einen Punkt zwischen dem Achsenzentrum
und dem zugeordneten Achslager wirkt, um den Wirkradius der Halterung
im Gierzustand im Vergleich zu herkömmlichen Halterungen zu reduzieren,
bei denen das effektive Federzentrum am Achslager wirkt.
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Die Giersteifigkeit der Halterung
wird dadurch reduziert, wobei es der Achse möglich ist, sich radial selbst
auszurichten, wenn das Fahrzeug enge Kurven durchläuft und
Radschlupf zu vermeiden. Das Federmittel umfasst ein Paar Federeinheiten, die
auf jeder Seite der Achse angeordnet sind und jede Federeinheit
umfasst Schichten aus elastomerem Material, das sandwichartig zwischen
Verstärkungselementen
angeordnet ist.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist
deshalb, ein Achslager-Halterungssystem
zur Verfügung
zu stellen, bei dem die zuvor genannte Bewegung der Achsen durchgeführt werden
kann, wobei die Eigenschaft der Achsen berücksichtigt wird, dass Rotationsverschiebung
in einer horizontalen Ebene um die entsprechenden Schwerpunkte der
Achsen auftritt, während
in dem Fall, wo die Achsen zur Mitte einer Kurve im Schienenweg
gedreht werden, der Abstand zwischen den Achszentren in Bezug auf
einen Gestellrahmen konstant gehalten werden.
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Um das obige Ziel zu erreichen, wird
gemäß der in
Anspruch 1 angegebenen Erfindung ein Achslager-Halterungssystem
mit den Merkmalen von Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
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Gemäß der Erfindung, wie sie in
Anspruch 2 angegeben ist, wird ein geschichteter Gummifederkörper mit,
als Führung,
einem Teil eines senkrechten Zylinders mit dem Schwerpunkt des Radsatzes
in seinem Zentrum zwischen einem Gestellrahmen und einem Achslager
angeordnet, um es dadurch zu ermöglichen,
Traktionskraftübertragung
durchzuführen. Übrigens
wirkt in diesem Fall Torsionsbelastung auf einen Achsfederteil.
Ein anderer in einem gewellten Abschnitt in Richtung der horizontalen
Ebene der Drehung des Radsatzes ausgebildeter geschichteter Gummifederkörper kann
so konfiguriert sein, dass er in Folge zur Achsfeder eingesetzt
ist, um die verhindern, dass die Achsfeder durch die Torsionsbelastung übermäßig verformt
wird.
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Gemäß der Erfindung, wie sie in
Anspruch 3 angegeben ist, ist ein Dämpfungskraftwirkelement wie
ein Öldämpfer oder
dergleichen zusätzlich
vorgesehen, um Resonanz zu vermeiden, dadurch bewirkt, dass die
Achse befähigt
wird, eine Drehbewegung in der horizontalen Richtung auszuführen. Es
ergibt sich ein Effekt, dass sichere Laufleistung erreicht wird.
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Gemäß der Erfindung, wie sie in
Anspruch 4 angegeben ist, ist ein Mechanismus zum Verriegeln der
Drehung der Achse in der horizontalen Ebene im notwendigen Fall
vorgesehen, zum Beispiel, wenn ein Fahrzeug auf einem geraden Wegstück mit hoher Geschwindigkeit
läuft oder
wenn eine Radbremse oder dergleichen plötzlich ausgelöst wird.
Es ergibt sich ein Effekt, dass eine Schlängelbewegung oder dergleichen
verhindert wird.
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Wie oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden
Erfindung Gierbeschränkung
zwischen einem Radsatz und einem Gestellrahmen, was bei einem herkömmlichen
Drehgestell ein Problem ist, aufgehoben, so dass der Radsatz in
einer horizontalen Ebene um den Schwerpunkt des Radsatzes relativ zum
Gestellrahmen rotieren kann, so dass eine Drehung zum Mittelpunkt
einer Kurve der Schienen erfolgt. Außerdem kann ein solcher Mechanismus
erreicht werden, ohne dass zusätzlich
irgendein Spezialmechanismus vorgesehen wird, im Vergleich zu dem
Aufhängungssystem
angewendet auf ein Zwangssteuerungsgestell und wenn ein Rotationsmotor
mit einem Drehzahlminderer von einem Betrag an Drehverschiebung
angetrieben ist, wie es für
jede Achse auf Basis eines Ergebnisses eines Rechenwerks nötig ist,
kann die Achse zum Mittelpunkt einer Kurve in den Schienen gedreht
werden.
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Wie oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden
Erfindung Gierbeschränkung
zwischen einem Radsatz und einem Gestellrahmen, was bei einem herkömmlichen
Drehgestell ein Problem ist, aufgehoben, so dass der Radsatz in
einer horizontalen Ebene um den Schwerpunkt des Radsatzes relativ zum
Gestellrahmen rotieren kann, so dass eine Drehung zum Mittelpunkt
einer Kurve der Schienen erfolgt. Außerdem kann ein solcher Mechanismus
erreicht werden, ohne dass zusätzlich
irgendein Spezialmechanismus vorgesehen wird, im Vergleich zu einem
herkömmlichen
Drehgestell. Dementsprechend kann ein beträchtlicher Effekt bei der Verbesserung zur
Reduzierung des seitlichen Drucks zum Zeitpunkt des Durchlaufs der
Räder durch
eine Kurve in den Schienen, Verbesserung der Vermeidung des Abriebs
der Randkränze
und Schienen und Verbesserung der Vermeidung von Quietschgeräuschen der Räder erzielt
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1A zeigt
einen Idealzustand eines Drehgestells bei seinem Durchlauf einer
Kurve in den Schienen, im Fall, wo ein Achslager-Halterungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
am Gestell angebracht ist;
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1B zeigt
typischerweise einen Zustand eines herkömmlichen Drehgestells zum Zeitpunkt des
Durchlaufs einer Kurve in den Schienen bei sehr niedriger Geschwindigkeit;
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2 zeigt
eine Struktur, in der Achslager-Halterungssysteme jeweils als Führung eine
teilweise gekrümmte
Oberfläche
einer senkrechten Zylinderfläche
A mit dem Schwerpunkt eines Radsatzes als Mittelpunkt aufweisen,
gemäß der vorliegenden Erfindung
an gegenüberliegenden
Seiten eines Achslagers angebracht sind, wobei die linke Hälfte von 2 einen Schnitt eines Gestellrahmens
zeigt, die rechte Hälfte
von 2 einen Schnitt
nur eines Befestigungsteils eines geschichteten Gummifederkörpers zeigt;
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3 zeigt
eine Struktur, in der ein geschichteter Gummifederkörper, der
einen Teil eines Zylinders als Führung
aufweist, auf einem Achslager angebracht ist;
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4 ist
eine Vorderansicht gesehen in Richtung des Pfeils IV von 2;
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5 ist
eine Seitenansicht gesehen in Richtung des Pfeils V von 4;
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6 ist
eine Perspektivansicht, die die Form eines anderen geschichteten
Gummifederkörpers
zeigt, der in Serie zu einer Achsfeder angeordnet ist;
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7 zeigt
eine Struktur, in der ein Dämpfungskraftelement
zwischen einem Gestellrahmen und einem Achslager angeordnet ist,
um das Auftreten von Resonanzerscheinungen zu vermeiden, die durch
die Drehbewegung des Radsatzes in der horizontalen Ebene ausgelöst sind;
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8 ist
eine Teilschnittvorderansicht eines Verriegelungsmechanismus zum
Sperren des Freiheitsgrades zur Drehung des Radsatzes in der horizontalen
Ebene, wenn ein Fahrzeug auf einem geraden Teil der Schienen mit
hoher Geschwindigkeit läuft
oder wenn eine plötzliche
Bremskraft aufgebracht wird;
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9A ist
eine Draufsicht einer verriegelnden männlichen Spiralverzahnung,
die geeignet ist, in einem Verriegelungsteil mit einer weiblichen
Spiralverzahnung von 8 einzugreifen;
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9B ist
eine Vorderansicht (linke Hälfte), die
einen Abschnitt (rechte Hälfte)
für den
Fall enthält,
wo ein zylindrischer Führungsteil
aus zylindrischem Gummi gebildet ist;
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10 ist
eine Perspektivansicht eines Steuerungsmechanismus zur direkten
Antriebssteuerung der Rotation eines Achslagers mit dem Schwerpunkt
eines Radsatzes als Mittelpunkt mittels eines Rotationsmotors, der
mit einem Drehzahlminderungsmechanismus versehen ist und an eine
Gestellrahmen befestigt ist, wobei der Fall gezeigt ist, wo das
Achslagerhalterungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung auf ein Zwangssteuerungsgestell angewendet ist;
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11 ist
eine Draufsicht, die eine Struktur zeigt, bei der ein Ende eines
Achslagers in einem Gehäuse
im Achslagerrotationsantriebssteuerungsmechanismus rotiert, der
in 10 abgebildet ist;
und
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12 eine
Teilschnittansicht entlang der Linie XII-XII von 11 zeigt.
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Beste Art zur
Ausführung
der Erfindung
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Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nun unten ausführlich
mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
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1A zeigt
einen Idealzustand eines Drehgestells bei seinem Durchlauf einer
Kurve in den Schienen im Fall, wo ein Achslager-Halterungssystem gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
am Drehgestell angebracht ist, während 1B typischerweise einen Zustand eines
herkömmlichen
Drehgestells zum Zeitpunkt des Durchlaufs einer Kurve in den Schienen
bei sehr niedriger Geschwindigkeit zeigt. Wenn ein Gestell bei hoher Geschwindigkeit
in einen Kurventeil eintritt, werden die Räder durch die Reaktionskraft,
die durch den Kontakt des Radkranzes mit einer Außenschiene
bedingt ist, zur Innenseite der Kurve in den Schienen gedreht. Diese
Tatsache zeigt auf, dass die Restriktionskraft des Achslagerhalterungssystems,
das auf die Achsendteile wirkt, als Kraft wirkt, die versucht, die
beiden Achsen parallel zueinander zu halten, wie es in 1B gezeigt ist.
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Das Gestell gemäß der vorliegenden Erfindung
wird wie folgt mit dem herkömmlichen
Gestell verglichen. Beim herkömmlichen
Gestell wirkt Kraft auf die beiden Achsen 2, um die beiden
Achsen 2 zum Zeitpunkt des Durchlaufs des Gestells durch eine
Kurve in den Schienen 2 parallel zueinander zu halten,
wie in 1B gezeigt, weil die entsprechenden
gegenüberliegenden
Endteile der Achsen 2 elastisch mit einem Gestellrahmen 1 gekoppelt
sind. Hingegen kann beim Gestell gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Idealzustand, bei dem die Räder entlang der gekrümmten Schienen angeordnet
sind, wie in 1A gezeigt, durch das Achslager-Halterungssystem
erreicht werden, ohne dass irgendein Spezialmechanismus zusätzlich zum herkömmlichen
System vorgesehen wird, weil das Achslager-Halterungssystem eine
Funktion aufweist, die jedem Radsatz ermöglicht, sich horizontal um
den Schwerpunkt des Radsatzes zu drehen.
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Der Mechanismus gemäß der Erfindung,
der den Radsätzen 4 ermöglicht,
sich horizontal zu drehen, wird mit Bezug zu 2 beschrieben. Um den Schwerpunkt O jeden
Radsatzes 4 gekrümmte
Flächen
und die Teile einer Zylinderfläche
A senkrecht zur Zeichnungsebene bilden, sind als Führungen
auf der Seite des Achslagers 5 bzw. auf der Seite des Gestellrahmens 1 ausgebildet.
Dadurch ist garantiert, dass der Radsatz 4 sich in einem
bestimmten Bereich horizontal um den Schwerpunkt O des
Radsatzes 4 dreht.
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Theoretisch gibt es ein System, in
dem teilweise gekrümmte
Teile der Zylinderfläche
A auf der Seite des Achslagers 5 bzw. auf der Seite des
Gestellrahmens 1 ausgebildet sind, und die beiden teilweise
gekrümmten
Teile für
Gleitkontakt vorgesehen sind. Gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist auf jeder Seite des Radsatzes ein Raum zwischen
den beiden gekrümmten
Flächen
auf der Seite des Achslagers 5 bzw. auf der Seite des Gestellrahmens 1 in 2 mit einem geschichteten Gummifederkörper 10 gefüllt, der
aus gewölbten
Metallplatten 11 und gewölbten Gummischichten 12 gebildet
ist, die abwechselnd wie in 3 gezeigt
geschichtet sind. Dementsprechend sind der Achslagerkörper 5' und der Gestellrahmen 1 durch
den geschichteten Gummifederkörper 10 aneinander
gekoppelt. Zum Beispiel weisen vier Schraubbolzen 7, die
an jeder der äußeren gekrümmten Metallplatten 13 des
geschichteten Gummifederkörpers 10 befestigt
sind, aus der gekrümmten
Fläche
hervorstehende Schraubteile auf. Die Schraubteile der Bolzen 7 sind
in vier Löcher
eingesetzt, die in der gekrümmten Fläche 5a des
Achslagerkörpers 5' vorgesehen
sind, wobei sie einen Teil der zuvor genannten senkrechten Zylinderfläche A bilden
und mit Muttern 9 befestigt sind, so dass der geschichtete
Gummifederkörper 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung wie in 3 gezeigt
am Achslagerkörper 5' fixiert ist.
Die flache Platte 5b des Achslagerkörpers 5' ist an einer Seitenfläche des
Achslagers 5 fixiert, wie es aus 2 ersichtlich ist. Es stehen Schraubteile
an den Enden der Bolzen 7 zu einer Seite gegenüber dem Achslagerkörper 5' hervor und
sind am Gestell durch Muttern 14 befestigt, wie es später beschrieben
wird.
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Der geschichtete Gummifederkörper an
sich, der verschieden geformt. ist und der zum Aufnehmen von sich
im Gestell ausbreitenden Schwingungen verwendet wird, ist bekannt.
Der geschichtete Gummifederkörper 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist jedoch in seinem Verwendungszweck, seiner Form und
seiner Anordnung ziemlich unterschiedlich zum Stand der Technik.
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Allgemein weist der geschichtete
Gummifederkörper
das Kennzeichen auf, dass der geschichtete Gummifederkörper in
der Gummikompressionsrichtung weniger verformt wird, aber sich in
der Gummischerrichtung stärker
verformen kann. Dementsprechend weist der geschichtete Gummifederkörper 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht nur ein Kennzeichen auf, dass er die vertikale Bewegung
der Schienenfugen oder dergleichen absorbiert, um dadurch dem Radsatz 4 zu
ermöglichen,
eine Drehverschiebung in der horizontalen Ebene relativ zum Gestellrahmen 1 zum
Zeitpunkt des Durchlaufs des Gestells durch eine Kurve in den Schienen
vorzunehmen, sondern weist auch eine Rückstellkraftcharakteristik
auf. Weil ferner der geschichtete Gummifederkörper 10 einen Teil
der Zylinderfläche
A bildet, erfüllt eine
Kompressionskomponente in der Bewegungsrichtung der auf den geschichteten
Gummifederkörper 10 wirkenden
Belastung eine Traktionskraftübertragungsfunktion
in Bezug auf die Beschleunigung/Verlangsamung eines Fahrzeugs.
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Der Betrieb des Gestells mit dem
Achslager-Halterungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung wird unten beschrieben. Wie zuvor im Stand der Technik
beschrieben wird, wenn ein Radsatz 4 mit einem Paar Räder 3 in
einen Kurventeil der Schienen eintritt, der Radsatz 4 veranlasst,
sich durch Zentrifugalkraft zur Außenseite der Kurve in den Schienen
zu bewegen, um einen Unterschied zwischen den Radien des inneren
und äußeren Rades
entsprechend der Radaufstandsfläche
zu erzeugen. Dementsprechend bewegt sich das äußere Rad relativ nach vorn,
so dass der Radsatz 4 ruhig auf dem Kurventeil laufen kann,
ohne dass übermäßiges Rutschen
der Räder 3 auf
den Schienen auftritt. Das Achslager-Halterungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung funktioniert zur Erleichterung einer solchen Verschiebung. 1A zeigt diesen Zustand. Es ist aus 1A ersichtlich, dass der Radsatz 4 sich relativ
zum Gestellrahmen 1 horizontal bewegen muss und Restriktionskraft
der Achse 2 zur Drehrichtung in der horizontalen Ebene
an gegenüberliegenden
Endteilen der Achse 2 im herkömmlichen Gestell mittels des
Achslager-Halterungssystems erzeugt wird. Wie oben beschrieben hat
das Achslager-Halterungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
einen Effekt, dass Erleichterung der Verschiebung des Radsatzes 4 in
der horizontalen Richtung der Drehung die notwendige Rotation des
Radsatzes 4 relativ zum Gestellrahmen 1 zum Zeitpunkt
des Durchlaufs des Gestells durch eine Kurve in den Schienen garantiert,
was dadurch eine Selbststeuerungsfunktion des Gestells ergibt.
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Die 2 bis 6 zeigen den Fall, wo das Achslager-Halterungssystem
gemäß dem zweiten Aspekt
der vorliegenden Erfindung auf ein Gestell vom sogenannten Achsfedertyp
angewendet ist.
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In den 2 bis 4 ist eine Halteplatte 1a (siehe 2), die sich quer durch
den Schwerpunkt O des Radsatzes 4 erstreckt, auf
gegenüberliegenden Seiten
des Gestellrahmens 1 vorgesehen, so dass das Achslager 5 zwischen
den gegenüberliegenden Seiten
des Gestellrahmens 1 angeordnet ist. Die Halteplatte 1a ist
an eine obere Platte 1b, eine hintere Platte 1c und
eine untere Platte 1d des Gestellrahmens 1 angeschweißt. Auf
der vorstehenden Seite sind an unteren Endteilen der Halteplatte 1a seitlich längliche
Durchtritte 1e in bestimmten Positionen ausgebildet. Andererseits
kann der am Achslager 5' und
dem Gestellrahmen 1 angebrachte geschichtete Gummifederkörper 10 (siehe 3) nach einen geeigneten
Verfahren gekoppelt sein. In der dargestellten Ausführungsform
ist ein Befestigungselement 30 für den geschichteten Gummifederkörper an
der Gestellseite vorgesehen als Blockierung zwischen dem geschichteten
Gummifederkörper 10 und
dem Gestellrahmen 1 verwendet. Das Element 30 ist
gebildet durch eine senkrechte gewölbte Platte 31, die
in der Wölbung
einer gewölbten
Metallfläche 13 entspricht (siehe 2), die Teil einer senkrechten
Zylinderfläche
auf einer Seite gegenüberliegend
zur Seite des geschichteten Gummifederkörpers 10 befestigt
am Achslagerkörper 5', eine horizontale
Platte 32, die sich horizontal von der senkrechten gewölbten Platte 31 erstreckt
und an der unteren Platte 1d des Gestellrahmens 1 angebracht
ist, und einem zwischen der senkrechten gewölbten Platte 31 und
der horizontalen Platte 32 fixierten Steg 33 und
sich quer zum Schwerpunkt des Radsatzes erstreckt, während er zur
Halteplatte 1a des Gestellrahmens 1 benachbart ist.
Eine Aufhängeöse 34 erstreckt
sich nach oben von einer oberen Außenkante des Stegs 33 über eine Kerbe
der horizontalen Platte 32 und eine Kerbe der unteren Platte 1d des
Gestellrahmens. In der Aufhängeöse 34 ist
ein Durchtritt in einer Position ausgebildet, die dem seitlichen
länglichen
Durchtritt 16 der Halteplatte 1a des Gestellrahmens 1 entspricht,
so dass das Befestigungselement 30 für den geschichteten Gummifederkörper an
der Gestellseite als weitere Blockierung durch einen Bolzen 35 aufgehängt werden
kann. Übrigens
sind vier durchgehende Bohrungen 36 in der senkrechten
gewölbten
Platte 31 so ausgebildet, dass die Endschraubteile der
Bolzen 7, die von der Metallfläche 13 des geschichteten
Gummifederkörpers 10 hervorstehen,
durch die Bohrungen 36 hindurchtreten. In einer solchen
Konfiguration wird, um den Gestellrahmen 1 am geschichteten Gummifederkörper 10 zu
verbinden und zu befestigten, der schon am Achslager 5' befestigt ist,
durch das vom Gestellrahmen 1 abgehängte Befestigungselement 30 für den geschichteten
Gummifederkörper an
der Gestellseite, das Befestigungselement 30 für den geschichteten
Gummifederkörper
an der Gestellseite um den Bolzen 35 zum geschichteten
Gummifederkörper 10 gedreht.
Zu diesem Zeitpunkt wird, um die Schraubendteile der Bolzen 7,
die vom geschichteten Gummifederkörper 10 hervorstehen, durch
die durchgehenden Bohrungen 36 der senkrechten gewölbten Platte 31 des
Befestigungselements 30 für den geschichteten Gummifederkörper an
der Gestellseite hindurchzuführen,
der Bolzen 35 der Aufhängeöse 34 entlang
dem seitlich langgestreckten Durchtritt 1e der Halteplatte 1a des
Gestellrahmens 1 zur Vorderseite gezogen und dann wird die
senkrechte gewölbte
Platte 31 wieder gegen die Seite der Bolzen 7 gedrückt. Danach
werden Muttern 14 fest auf die Schraubendteile der Bolzen 7 aufgeschraubt,
die von der senkrechten gewölbten
Platte 31 hervorstehen, die auf der gewölbten Fläche 13 des geschichteten
Gummifederkörpers 10 anliegt, und
gleichzeitig werden die untere Platte 1d des Gestellrahmens 1 und
die horizontale Platte 32 des Befestigungselements 30 für den geschichteten
Gummifederkörper
an der Gestellseite, die an der unteren Platte 1d anliegt,
angezogen und durch Bolzen und Muttern 37 aneinander befestigt.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Vorgang des Zusammenbauens
und Zerlegens des Gestells sicher und leicht gemacht wird.
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Um die Achsfeder 8 im Achslager
die Drehverschiebung in der horizontalen Ebene des Radsatzes 4 ausführen zu
lassen, durch die Distorsionsverformung der Achsfeder 8 im
Fall, wo das Achslager-Halterungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf ein Gestell vom Achsfedertyp angewendet wird, kann
ein Effekt der Vergleichmäßigung der horizontalen
Verschiebung des Radsatzes 4 durch Anordnen der Achsfeder 8 in
Serie mit einem anderen geschichteten Gummifederkörper 20 erreicht werden,
der als Merkmal aufweist, dass er leicht nur in der Drehrichtung
in horizontaler Ebene des Radsatzes 4 verformt wird, wie
es aus 4 deutlicher erkennbar
wird. 6 ist eine Perspektivansicht,
die den geschichteten Gummifederkörper 20 zeigt. Der geschichtete
Gummifederkörper 20 ist
aus einer gewellten Metallplatte 21 parallel zur Richtung
der Drehung der Achse in horizontaler Richtung um den Schwerpunkt O des
Radsatzes 4, zwei Schichten von gewellten Gummilaminaten 22 durch
die gewellte Platte 21 übereinander
ge schichtet und obere und untere Metallplatten 23 und 24 mit
gewellten Innenflächen
entsprechend den gewellten Gummilaminaten 22 gebildet. Übrigens
ist eine ringartige Nut oder Vorsprung 25 in der obersten
Metallplatte 23 ausgebildet, so dass das untere Ende der Achsfeder 8 in die
ringartige Nut oder den Vorsprung 25 passt. Wie oben beschrieben
ist wird der geschichtete Gummifederkörper 20 durch die
gewellten Führungen
parallel zur Richtung der Drehung in horizontaler Ebene des Radsatzes
um dessen Schwerpunkt leicht in der Drehrichtung in horizontaler
Ebene verformt.
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7 zeigt
den dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Weil da Achslager-Halterungssystem gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung so ausgelegt ist, dass es dem
Radsatz 4 ermöglicht, eine
Drehbewegung in horizontaler Ebene auszuführen, ist es erforderlich zu
verhindern, dass ein Resonanzphänomen
auftritt, und da jedes der Enden des Radsatzes eine hin- und hergehende
Bewegung auf einem Kreisbogen ausführt, ist ein Öldämpfer als Dämpfungskraftelement 40,
bedingt durch lineare Annäherung,
zwischen dem Gestellrahmen 1 und der Achsfeder 5 angeordnet.
Ein Zylinder 41 des Öldämpfers 40 ist
mit tels eines Stifts 42 schwenkbar auf dem Gestellrahmen 1 gelagert
und die Stabseite des Öldämpfers 40 ist
schwenkbar auf einem Vorsprung 44 des Achslagers 5 mittels
eines Stifts 43 gelagert. Übrigens bezeichnet das Bezugszeichen 8 die Achsfeder
und 20 bezeichnet den anderer gewellten geschichteten Gummifederkörper.
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8 zeigt
den vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung und stellt ein Beispiel
eines Verriegelungsmechanismus 50 zum Sperren des Freiheitsgrades
in der Drehung des Radsatzes 4 in horizontaler Ebene als
Bedarfsoption dar, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug auf einem gerader
Streckenteil bei hoher Geschwindigkeit läuft oder wenn eine plötzliche Bremskraft
derart aufgebracht wird, dass sie rechts und links unausgeglichen
ist. Dieser Verriegelungsmechanismus 50 verwendet ein Verrie gelungssystem,
bei dem komprimierte Luft in einen Luftzylinder 51 mit
einer Rückholfeder
eingeführt
wird, um dadurch die Sperrung durchzuführen. Es ist jedoch möglich, eine
Idee in Betracht zu ziehen, eine Rückholfeder 52 reversibel
zu verwenden, um den Luftdruck auf der unverriegelten Seite zu nutzen. Übrigens
kann sanftes Verriegeln vorgenommen werden, wenn der Eingreifteil
des Verriegelungsmechanismus wie eine Schrägverzahnung geformt ist, wie
es in 9a gezeigt ist. 9A zeigt als eine Ausführungsform
ein Verriegelungssystem, bei dem ein Schrägverzahnungsstopper 55 an
einem oberen Teil einer äußeren zylindrischen
Führung 54 angebracht ist,
die vertikal beweglich auf den Außenumfang einer inneren zylindrischen
Führung 53 angepasst
ist, die am Achslager 5 angebracht ist, so dass der Schrägverzahnungsstopper 55 an
einem Verriegelungsteil 56 eingreift, der einen konkaven
Teil einer entsprechenden Schrägverzahnung
aufweist und vom Luftzylinder 51 nach unten bewegt wird,
der mit einer Rückholfeder
versehen ist und am Gestellrahmen 1 direkt über dem
Schrägverzahnungsstopper 55 befestigt
ist. Ferner kann diese zylindrische Führung durch ein solches zylindrisches
Gummisystem gebildet sein wie es in 9B gezeigt
ist oder von einem Öldämpfer für die Achsfeder.
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Das in 9B gezeigte
zylindrische Gummisystem wird unten beschrieben. Es sind abwechselnd
Gummizylinder 57 und Metallzylinder 58 in radialer
Richtung aufgeschichtet. Auf diese Weise wird ein oberes zylindrisches
Gummilaminat 59 so ausgebildet, dass seine axiale Länge nach
unten zunimmt, wenn seine Position radial von Außen die Mitte erreicht, während ein
unteres zylindrisches Gummilaminat 59' umgekehrt so ausgebildet wird,
dass seine axiale Länge
nach oben zunimmt, wenn seine Position radial von der Mitte die
Außenseite
erreicht. Der äußerste zylindrische
Gummi ist an der äußeren zylindrischen
Führung 54 fixiert,
während
der innerste zylindrische Gummi an der inneren zylindrischen Führung 53 fixiert
ist. Die innere zylindrische Führung 53 ist wegen
der Elastizität
des zylindrischen Gummis relativ zur äußeren zylindrischen Führung 54 vertikal
in axialer Richtung beweglich.
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10 zeigt
den fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung und stellt ein Beispiel des Falls
dar, wo das Achslager-Halterungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
auf ein Zwangssteuerungsgestell angewendet ist. Weil ein Ende des
Achslagers 5 ein Merkmal aufweist, dass es eine kreisförmige Bewegung
um den Schwerpunkt des Radsatzes ausführt, kann die Rotation des
Achslagers 5 direkt durch einen Rotationsmotor 61 gesteuert
werden, der mit einem eingebauten Drehzahlminderungsmechanismus
versehen ist und der am Gestellrahmen 1 befestigt ist.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt
ist, ist im Detail ein Ritzel 63 auf einer Abtriebswelle 62 des Motors 61 angebracht,
der am Gestellrahmen 1 befestigt ist, und andererseits
eine kreisbogenförmiges Innenrad 64,
das eine Drehbewegung in horizontaler Ebene um den Schwerpunkt des
Radsatzes ausführt und
das eine kreisbogenförmige
Kurve P als Wälzkreis
mit dem Ritzel 63 angetrieben aufweist. Um das kreisbogenförmige Innenrad 64 so
zu führen,
dass es sich kreisförmig
bewegt, sind entsprechend kreisbogenförmige Nuten 66 und 66' einander gegenüberstehend
in den oberen und unteren Innenwänden
eines Gehäuses 65 vorgesehen,
das am Gestellrahmen 1 einerseits befestigt ist, und kreisbogenförmige Vorsprungslinien 67 und 67' sind auf dem
kreisbogenförmigen
Innengetriebe 64 vorgesehen, so dass sie verschiebbar in
die kreisbogenförmigen
Nuten 66 und 66' passen,
die mit dem Wälzkreis
konzentrisch sind. Ein L-förmiger
Vorsprung 68 ist in der Mitte auf der gegenüberliegenden
Seite zu den Zähnen
des kreisbogenförmigen
Innenrades 64 ausgebildet. Ein sich nach unten erstreckender
Teil des L-förmigen Vorsprungs 68 ist
an einem äußeren zylindrischen Führungselement 69 befestigt.
Das äußere zylindrische
Führungselement 69 ist
vertikal verschiebbar am inneren zylindrischen Führungselement 70 ein gepasst.
Ein unteres Ende des inneren zylindrischen Führungselements 70 ist
an einem Vorsprung 71 fixiert, der vom Achslager 5 nach
außen
vorsteht. Übringes
kann diese zylindrische Führung
durch ein solches zylindrisches Gummisystem gebildet sein wie es
in 9B gezeigt ist oder
einem Öldämpfer für die Achsfeder.
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Durch die zuvor genannte Konfiguration
können
die Beträge
an Versetzung entsprechender Achsen entsprechend der Kurve berechnet
werden, durch die die Achsen laufen, so dass die Rotationsversetzung
des Radsatzes online gesteuert werden kann. Dementsprechend ist
es möglich,
einen Effekt zu erzielen, dass die Laufleistung in einer Kurve der Schienen
bei hoher Geschwindigkeit beträchtlich
verbessert wird.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Weil das Achslager-Halterungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf solche Weise konfiguriert ist, wie es oben beschrieben
wurde, ist das Achslager-Halterungssystem besonders geeignet für ein Drehgestell,
das eine Steuerungsfunktion erfordert. Im Detail ist das Achslager-Halterungssystem
gemäß des ersten
und zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung so konfiguriert,
dass die Drehversetzung des Radsatzes in horizontaler Ebene relativ
zum Gestellrahmen in einer Kurve der Schienen sanft durchgeführt werden
kann. Dementsprechend ist eine merkliche Verbesserung bei der Reduzierung des
seitlichen Drucks zum Zeitpunkt, wenn das Drehgestell eine Kurve
in den Schienen durchläuft,
Vermeidung des Abriebs der Radkränze
und Schienen und Vermeidung von Quietschgeräuschen der Räder erzielt.
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Ferner kann eine Verbesserung des
Verhaltens bei Durchlauf des Gestells durch eine Kurve in den Schienen
erreicht werden, ohne dass irgendein komplexer Mechanismus oder
eine große
Anzahl von Teilen erforderlich sind. Dementsprechend können die
Wartungskosten sowohl des Fahrzeugs wie des Schienenwegs reduziert
werden.
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Beim Achslager-Halterungssystem gemäß dem dritten
und vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann stabiler Lauf
durch das Dämpfungskraftelement
oder den Verriegelungsmechanismus gegen Resonanz erreicht werden,
was durch die Konfiguration bedingt ist, die ermöglicht, dass jeder Radsatz
eine Drehbewegung in horizontaler Ebene ausführt.
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Wenn das Achslager-Halterungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf ein Zwangssteuerungsgestell angewendet wird und wenn
die Konfiguration so ausgebildet ist, dass die Rotation des Achslagers
gemäß dem fünften Aspekt
der vorliegenden Erfindung direkt antriebsgesteuert werden kann, können die
Beträge
an Versetzung entsprechender Achsen entsprechend der Krümmung einer
Kurve, durch die die Achsen laufen, berechnet werden, so dass die
Rotationsverschiebung der Radsätze
online gesteuert werden kann. Dementsprechend kann im Vergleich
zum herkömmlichen
Verbindungssystem eine beträchtliche
Verbesserung bei der Leistungsfähigkeit
und Schnelligkeit der Steuerung erreicht werden.
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(Beschreibung von Bezugszeichen)
- 1
- Gestellrahmen
- 4
- Radsatz
- 5
- Achslager
- 5'
- Achslagerkörper
- 7,
14, 37
- Verbindungselement
- 8
- Achsfeder
- 10
- geschichteter
Gummifederkörper
- 20
- weiterer
geschichteter Gummifederkörper
- 30
- Befestigungselement
für den
geschichteten Gummifederkörper
an der Gestellseite
- 40
- Dämpfungskraftelement
- 50
- Verriegelungsmechanismus
- 60
- Steuerungsmechanismus
- A
- senkrechte
zylindrische Fläche