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Drehgestellrahmen für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezweckt die
Verbesserung solcher Drehgestelle, deren Rahmenwangen um eine etwa in Drehgestellmitte
liegende waagerechte Querachse schwenkbar sind. Diese Drehgestellbauart hat bekanntlich
den Vorteil, daß sich einerseits die Achsen jeglichen Unebenheiten .des Gleises
ohne Veränderung des Raddruckes anpassen können und daß anderseits der Rahmen sogar
bei leichten Entgleisungen, wie sie z. B. beim Befahren von Drehscheiben auftreten
können, keine Überbeanspruchungen durch Verwinden erfährt. Beide Eigenschaften sind
für Schnellfahrzeuge besonders wichtig, da hierdurch die Fahrsicherheit erhöht bzw.
der an sich möglichst leicht auszubildende Drehgestellrahmen geschont wird. Ferner
können die Federwege zwischen diesem und den Achsbuchsen recht klein gehalten und
somit große Rahmenausschnitte und lange Achsgabelführungen vermieden werden, was
wesentlich zur Erlangung einer leichten, gedrängten Bauart beiträgt.
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Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen solcher Drehgestelle eignen
sich jedoch weder zur Aufnahme der mit erhöhter Fahrgeschwindigkeit sehr stark ansteigenden
seitlichen Führungskräfte zwischen Rad und Schiene, noch ist bei ihnen Rücksicht
genommen auf die Einhaltung der richtigen gegenseitigen Lage der Rahmenwangen, was
Ungenauigkeiten in der Führung der Achsen und somit unruhigen Lauf verursacht. Der
erfindungsgemäß ausgebildete Drehgestellrahmen entspricht erstmalig diesen grundlegenden
Forderungen, indem sowohl die parallele Lage der gegeneinander drehbaren Rahmenwangen
als auch ihre gegenseitige Stellung in Längsrichtung dauernd mit praktisch weitaus
genügender Genauigkeit gesichert ist. Dabei sind die Achsen in Fahrzeugquerrichtung
völlig spielfrei geführt, so daß ein Ausschlagen der Achsführungen möglichst vermieden
und eine trotz der weitgehenden Beweglichkeit der Rahmenwangen stets sichere übertragung
der Streitkräfte auf diese erzielt wird; Die Erfindung besteht darin, daß die etwa
in Drehgestellmitte liegende waagerechte Querachse in Gestalt eines Querzapfens
mit der einen Rahmenwange biegefest verbunden und die andere Rahmenwange um diesen
Querzapfen schwenkbar ist.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
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Fig. r zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein solches Drehgestell in
Draufsicht, ohne Wiege und Fahrzeugkörper, Fig 2 in Seitenansicht.
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Fig 3 und 4. stellen in größerem Maßstabe einen Schnitt III-IV der
Fig.2 durch den Drehgestellrahmen und das iti zwei verschiedenen Bauformen gezeigte
Achslager dar.
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Fig.5 zeigt eine andere Ausführungsform des Drehgestelles in Seitenansicht,
Fig.6
die Draufsicht hierzu, bei der die Federung und Auflagerung des Fahrzeugkörpers
fortgelassen ist.
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Nach Fig. 1 und 2 besteht der Drehgestellrahmen aus den beiden gleichgcstaltcten
Rahmenwangen i i ünd 12, die in ihrem mittleren verbreiterten Teil mit querliegenden
zylindrischen Lagern 13 und - 1 4. versehen und durch ein in diesen mittels der
Zapfen 15 und r6 gelagertes Querstück 17 miteinander drehbar verbunden sind. Durch
Anschläge 18, 19 wird ein Abziehen der Rahmenwangen r r, 12 von den Zapfen 15, 16
verhindert. In eines seiner Lager, z. B. 14. der Rahmenwange 12, ist das Querstück
17. fest eingesetzt und gegen Drehung gesichert, was durch die beiden Paßstifte
2o angedeutet sein möge, während der Zapfen 15 in seinem Lager 13 drehbar ist. Die
Verbindung zwischen Wagenkörper und Drehgestell geschieht in bekannter Weise: Der
Wagenkörper 21 ruht mittels des nicht sichtbaren Drehzapfens bzw. mittels seitlicher
Stützflächen 22 auf dem in Querrichtung angeordneten Wiegebälken 23, der sich an
seinen. Enden auf den Tragfedern 2.1, 25 abstützt. Diese sind mit den als Querpendel
wirkenden Gehängen 26, 27 an der Außenseite der Rahmenwangen i 1, 12 befestigt.
Die Festlegung des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugkörper in Längsrichtung geschieht
durch die an den Rahmenwangen angebrachten, mit reichlichem Spiel versehenen Führungen
28, 29 des Wiegebalkens 23. Das Drehgestell kann sich also, wie üblich, unter dem
Fahrzeugkörper drehen und seitlich verschieben. Außerdem ist es den Rahmenwangen
11, 12 aber durch das von dem Zapfen 15 und dem Lager 13 gebildete Gelenk möglich,
sich verschiedenen. Höhenlagen der einzelnen Räder 30, 31, 32, 33 weitgehend anzupassen,
ohn l daß irgendwelche Verwindungskräfte auftreten. Die richtige gegenseitige Lage
der Rahmenwangen (im Grundriß Fig. 1 gesehen) ist durch eine genügende Länge der
Zapfen 15 und 16 und eine biegesteife Verbindung der Lagerung 13 und 14 mit den
Rahmenwangen 11 und i2 gesichert.
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Die nötige Beweglichkeit der Achself 3.1 und 35 gegenüber den Rahmenwangen
r i und 12 wird beispielsweise durch die in Fig.3 (Schnitt III-IV der Fig.2) gezeigte
Bauart der Achslager erzielt. Das die Lagerschalen 36 und 37 entlialtende, waagerecht
geteilte Achslagergehäuse 38 hat außen eine kugelige Fläche 39, die in einer .entsprechenden,
ebenfalls waagerecht geteilten Fassung :4o, .11 ruht. Der obere Teil 4.o der Fassung
ist an der Rahmenwänge 12, der untere Teil 4.1 an dem auch in Fig. 2 sichtbaren
Achsgabelsteg .42 befestigt. Eine Kappe 43 (s. auch Fig. i und 2) schließt das ganze
Lager nach außen ab, wäh-' send auf der Innenseite eine Dichtung .l .l zwischen
der Achse 35 und dem Gehäuse 38 und eine weitere kugelige Dichtung .15 zwischen
der Fassung .4o, .11 und dem Gehäuse 38 vorgesehen ist. Da auf diese Weise die Laufachsen
3.1, 35 in den Rahmenwangen beiderseits unverschieblich gelagert sind, müssen die
Rahmenwangen auf dem Querzapfen mit einem gewissen Spiel quer verschieblich angeordnet
sein, um ohne Verklemmungen oder Verbiegungen Abstandsänderungen, die durch die
Neigungen der Achsen auf unebnen Fahrbahnen bedingt sind, zuzulassen. In Fig. 1
ist dieses axiale Spiel wegen seiner geringen Größe nicht erkennbar. Die soeben
beschriebene kugelige Lagerung des Achsgehäuses 38 in der Rahmenwange 12 kann in
vielen Fällen nach Fig. q. durch ein Gummipolster, .16 ersetzt werden. Das zur Einfassung
des Gummis mit Flanschen 47, .1S versehene Achslagergehäuse 38 wird von dem sich
andererseits an das Rahmenblech I I bzw. den Achsg abelsteg .42 anlegende Gummipolster
:16 allseitig umgeben. Der Vorteil dieser Bauart besteht in ihrer großen Einfachheit
und Betriebssicherheit infolge Fortfallens einer Schmierstelle an jedem Lager. Man
erreicht gleichzeitig eine gewisse Abfederung des Rahmens gegen die Achsen in senkrechter
und waagerechter Richtung.
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Die soeben beschriebene und in Fig. 1 und 2 dargestellte Drehgestelibauart
ist nur amvendbar, wenn der Zapfen 15 des Querbalkens 17 bzw. die Lagerung 13 der
Rahmenwange l i genügend lange ausgebildet werden können, da durch diese Lagerung
die parallele Stellung der Rahmenwangen bedingt ist. Wichtig ist aber auch eine
genügende Biegefestigkeit des Querbalkens 17, die zu erreichen jedoch Schwierigkeiten
macht, wein der Durchmesser der Zapfen 15 und 16 aus Raumrücksichten nicht groß
genug ausgeführt werden kann. Für sehr hoch beanspruchte Drehgestelle muß deshalb
eine andere Bauform des Drehgestellrahmens vorgezogen werden, zumal wenn man wegen
der sonstigen Ausgestaltung des Fahrzeuges genötigt ist, denselben als Innenrahmen
auszubilden.
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Eine solche, den Erfindungsgedanken verwirklichende Bauform ist in
Fig.5 und 6 dargestellt. Der mittlere Querbalken 5o trägt hier an jedem Ende einen
kürzeren zylindrischen Zapfen 5i bzw. 52, mit denen er durch entsprechende Bohrungen
der Rahmenwangen 53 bzw. 5.1 hindurchgesteckt ist. Wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel,
ist der Querbalken 5o mit der einen Rahmenwange 54. fest verbunden, in diesem Falle
durch Streben 55, 56, so daß es einer weiteren Sicherung des Zapfens 52 gegen Drehung
in der Rahmeinvange 54 nicht bedarf. Die Rahmen-
Wange 53 ist hingegen
um den Zapfen 5 r drehbar.
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Für die Auflagerung des Fahrzeugkörpers auf das Drehgestell und die
Längsverbindung beider Teile ist hier eine Bauart gewählt worden, wie man.sie besonders
bei Schnellfahrzeugen mit Vorteil verwendet: Die Längsverbindung geschieht durch
hie Lenkerstangen 57, 58, deren z. B. mit Kugelgelenken. versehene Augen 59, 6o
in geeigneter Weise mit dem in Fig. 6 durch die Umrißlinien 6i angedeuteten Fahrzeugkörper
verbunden sind. Die ebenfalls Kugelgelenke enthaltenden-Augen 62, 63 der Lenkerstangen
5,7, 58 greifen .an Winkelhebeln 64, 65 an, die in den nur wenig hervorstehenden
Enden 66, 67 des Querbalkens 5o drehbar .gelagert und deren freie Enden 68, 69 durch
eine Stange 7o gelenkig verbunden sind. Die Auflagerung des Wagenkörpers 6i geschieht
durch Federn 7 r (Fig. 5), die hier beispielsweise in Längsrichtung .angeordnet
sind und sich mit ihren Enden auf den Drehgestellrahmen abstützen. Zur Erzielung
der freien Beweglichkeit (Drehung und Querverschiebung) des Drehgestells unter dem
Wagenkörper sind zwischen beiden Teilen Wälzkörper, beispielsweise in Form elastischer
Kügeln 7z, angeordnet, deren Rollbahnen 73 und 74 .am Fahrzeugkörper 61 bzw. an
den Tragfedern 71 befestigt sind. Die Achslagerungen können wieder nach Fig.3 oder
4 ausgeführt sein.
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Die gegenseitige Längsverschiebung der Rahmenwangen 53 und 54 wird
:durch die biegesteife Verbindung der Teile 5o und 54 verhindert. Der Querbalken
5o kann stets kräftig genug ausgeführt werden, um die zwischen Laufwerk und Fahrzeugkörper
auftretenden Längskräfte mit Sicherheit aufzunehmen. Die Anbringung der Winkelhebel
64, 65 an den kurz hervorstehenden Enden des Querträgers 5o hat zur Folge, daß die
Rahmenwangen 53, 54 keine zusätzliche, von der- Anlenkung herrührende Biegebeanspruchung
erleiden. Die entsprechenden Kräfte wirken sich vielmehr lediglich als Zug- und
Druckkräfte in den Teilen 5o und 7o aus. Die soeben beschriebene Art der Drehgestellanlenkung
und der Auflagerung des Fahrzeugkörpers ist natürlich sinngemäß auch bei einem Drehgestell
nach Fig. t und z anwendbar. Falls der Zapfen 5 i des Querbalkens 5o und die entsprechende
Lagerung in dem Teil 53 genügend lang ausgeführt werden können, bedarf es zur Sicherung-
der parallelen Lage der Rahmenwangen 53 und 54 keiner weiteren Vorkehrungen. Dies
wird jedoch häufig, vor allem aus Raummangel, nicht möglich sein. Eine kurze Führung
entsprechend Fig. 6 ist für die Herstellung zwar günstiger, sie reicht aber, wie
bereits oben erwähnt wurde, zur Einhaltung der- parallelen Lage der Rahmenwangen
nicht aus. Es müssen deshalb möglichst an den Enden der Rahmenwangen 53 und 54 bekannte
Abstandshalter 75, 76 vorgesehen werden, denen Anschlüsse 77 man als einfache Gelenke
mit in Fahrzeuglängsrichtung liegenden Bolzen ausbilden kann. Die geringen, hierdurch
bei gegenseitiger Schwenkung der Wangen 53, 54 entstehenden Fehler werden durch
das Lagerspiel der Gelenke 77 und geringe elastische- Verdrehungen der Stangen 75,
76 ,ausgeglichen. Es ,ist ferner ersichtlich, daß infolge- der .endlichen Länge
der Stangen 75,- 76 die Wangen 53,: 54 nicht stets- in gleichem Anstande -voneinarider
und mathematisch genau' parallel gehalten wer-. den können. Aber auch diese Abweichungen
sind bei den gebräuchlichen Längender Drehgestelle praktisch ohne jede Bedeutung.
Sie können ohne - weiteres durch das natürliche radiale und axiale Lagerspiel des
Zapfens 5 i in der Rahmenwange 53 aufgenommen werden.
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Die Abstandhalter 76, 75 können bisweilen durch die Achsen 78, 79
ersetzt werden. Voraussetzung hierfür ist eine starre axiale Festlegung der Achsen
bzw. der Achslager zum Rahmen. Werden sowohl die in der Rahmenwange 54 als auch
die in der Rahmenwange 53 befindlichen Achslager ohne Seitenspiel ausgeführt, so
wird diese durch die Achsen 78, 79 stets in der richtigen seitlichen Lage zur Wange
54 gehalten. Auch bei .seitengefederten Achsen ist ein solcher Ersatz der Abstandhalter
75, 76 möglich, wenn beide Lager einer Achse durch hin gemeinsames Gehäuse o. dgl.
fest miteinander verbunden sind und die Seitenfederung zwischen der Achse und diesem
Gehäuse angebracht ist. Eine solche Verbindung der Achslager ist jedoch nur bei
einem Innenrahmen - möglich. In allen diesen Fällen wird die Rahmenwange 53 quer
verschieblich zur Rahmenwange 54 ausgeführt, im Beispiel der Fig.6 durch das Axialspiel
auf Zapfen 5 i.
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Im Gegensatz zu den Drehgestellen der Regelbauart können Querversteifungen
zwischen den Rahmenwangen bei erfindungsgemäß ausgebildeten Drehgestellrahm@en nicht
angebracht werden. Jede Rahmenwange muß vielmehr für sich allein genügend fest sein,
um allen auf sie einwirkenden Kräften standzuhalten. Diese wirken sowohl in senkrechter
Richtung (Belastung durch die Tragfedern) als auch in waagerechter Längs- und Querrichtung
(Führungskräfte der Achsen). Ferner können Verdrehungskräfte auftreten, z. B: durch
die bei Fig. 6 an den Außenseiten der Rahmenwangen 53 und 54 anzubringendlan Bremsen.
Um bei dieser vielseitigen Beanspruchung eine ausreichende Festigkeit der Rahmenwangen
ohne großen Aufwand an
Baustoff zu erzielen, werden diese in bekannter
Art als Kastenträger, und zwar soweit wie möglich allseitig' dicht geschlossen ausgebildet.
Hierdurch wird bekanntlich die Gefahr des Anrostens wesentlich verringert, und es
können sehr dünne Bleche zum Bau verwendet werden.