Radsatzführung für Schienenfahrzeuge Bekanntlich führen Radsätze von
Schienenfahrzeugen mit kegelig abgedrehten Laufflächen in der Geraden einen Sinuslauf
aus, dessen Wellenlänge L sich aus der Laufflächenneigung y, dem Laufkreishalbmesser
y und der halben Aufstandsbreite s zu
errechnet. Mit dieser Wellenlänge und einer bei gegebener Fahrgeschwindigkeit sich
daraus errechnenden Frequenz läuft der Radsatz dann, wenn er die auf Grund seiner
kegehgen Lauffläche sich ergebende Rollbewegung ausführen kann, z. B. wenn er mit
ausreichendem Längs- und Querspiel im Fahrzeugrahmen geführt ist.Wheelset guide for rail vehicles It is well known that wheelsets of rail vehicles with tapered treads run in a straight line from a sinusoidal run, the wavelength L of which is derived from the tread inclination y, the tread radius y and half the contact width s calculated. With this wavelength and a frequency calculated therefrom at a given driving speed, the wheelset then runs when it can execute the rolling movement resulting from its kegehgen tread, e.g. B. if it is performed with sufficient longitudinal and transverse play in the vehicle frame.
Wenn dagegen ein solcher Radsatz mittels einer starren Führung in
einem Fahrzeug- oder Drehgestellrahmen am Ausrollen seines eigenen Sinuslaufes gehindert
wird, so entsteht eine Sinusbewegung mit einer verlängerten Wellenlänge. Beispielsweise
beträgt im zweiachsigen Fahrzeug- oder Drehgestell der Verlängerungsfaktor
wobei a der Achsstand des Fahrzeuges oder Drehgestelles ist. Entsprechend der größeren
Wellenlänge wird bei gleicher Fahrgeschwindigkeit die Frequenz der Sinusbewegung
verringert, d. h. der Lauf des Fahrzeuges ruhiger. Diese Tatsache macht man sich
bei neuen Konstruktionen von schnell laufenden Fahrzeugen zunutze, indem man bei
diesen die Radsätze starr im Fahrzeug- bzw. Drehgestellrahmen führt.If, on the other hand, such a wheel set is prevented from rolling out its own sinusoidal course by means of a rigid guide in a vehicle or bogie frame, a sinusoidal movement with an extended wavelength occurs. For example, in a two-axle vehicle or bogie, the extension factor is where a is the wheel base of the vehicle or bogie. Corresponding to the larger wavelength, the frequency of the sinusoidal movement is reduced at the same driving speed, ie the vehicle runs more smoothly. This fact is made use of in new designs of high-speed vehicles by guiding the wheel sets rigidly in the vehicle or bogie frame.
Es ist jedoch zu beachten, daß die beschriebene Verlängerung der Wellenlänge
nur dann zustande kommt, wenn die Radsätze sowohl in Längs- als auch
in
Querrichtung spielfrei und fest geführt sind. Wenn die Radsätze nur in Längsrichtung
spielfrei geführt sind, können sie auch dann noch ihre eigenen Sinuswellen ausrollen
- und zwar synchron -, wenn die Summe ihrer Querspiele Zu, = a a,
ist, wobei a der Achsstand und, a, der Winkel der größten Schrägstellung der Radsätze
ist. Das fehlende Längsspiel wird in diesem Fall durch entsprechende Drehung des
Rahmens um die Hochachse ausgeglichen. Eine Hinderung dieses synchronen Sinuslaufes
beider Radsätze tritt hierbei nur durch die Massenwirkung des Rahmens auf, der der
Winkelstellung der Radsätze folgen muß, und durch die bei der Querverschiebung der
Radsätze entstehende Reibung zwischen Radsatz und Führung.It should be noted, however, that the described extension of the shaft length only comes about if the wheel sets are guided firmly and free of play both in the longitudinal and in the transverse direction. If the wheelsets are only guided without play in the longitudinal direction, they can still roll out their own sine waves - synchronously - if the sum of their transverse play is Zu, = a a, where a is the wheelbase and, a, the angle of the largest Inclination of the wheelsets is. In this case, the missing longitudinal play is compensated for by rotating the frame around the vertical axis. A hindrance to this synchronous sinusoidal running of the two wheelsets occurs only through the mass action of the frame, which must follow the angular position of the wheelsets, and through the friction between the wheelset and the guide that occurs during the transverse displacement of the wheelsets.
Andererseits hat eine völlig starre Führung der Radsätze den Nachteil,
daß auf schlechtem Oberbau seitliche Stöße, die von den Schienenflanken über die
Spurkränze auf die Radsätze ausgeübt werden, ohne j ede Dämpfung auf die Rahmenteile
üb ertragen werden, wodurch unangenehme Massenwirkungen, unter Umständen Zerstörungen
und Dauerbrüche hervorgerufen werden können. Diesem Mangel hat man bisher dadurch
abzuhelfen gesucht, daß man die Radsätze durch eingebaute Federn quer zur Fahrtrichtung
nachgiebig führte. In einer weiteren bekannten Anordnung wird eine Pendelaufhängung
des Radsatzes verwendet, wobei eine Vorspannkraft fehlt. Durch derartige Konstruktionen
werden zwar die Wirkungen der Seitenstöße gemildert, aber es ist nirgendwo beachtet,
daß nunmehr die obenerwähnte Verlängerung der Sinuswelle zur Erzielung einer größtmöglichen
Laufruhe bei schnell fahrenden Fahrzeugen nicht mehr sichergestellt ist.On the other hand, a completely rigid guidance of the wheel sets has the disadvantage
that on bad superstructure side impacts from the rail flanks over the
Flanges are exerted on the wheel sets without any damping on the frame parts
be transferred, causing unpleasant mass effects, possibly destruction
and fatigue fractures can be caused. So far this has been the result of this deficiency
tried to remedy the fact that the wheelsets are transverse to the direction of travel by built-in springs
yielded. In another known arrangement, a pendulum suspension
of the wheelset is used, whereby a preload force is missing. By such constructions
the effects of the side impacts are mitigated, but nowhere is it considered
that now the above-mentioned extension of the sine wave to achieve the greatest possible
Quiet running in fast moving vehicles is no longer guaranteed.
Durch die bekannten quer nachgiebigen Radsatzführungen ist also das
Problem der Laufruhe nicht gelöst worden. Andererseits haben die bekannten völlig
starren Führungen, besonders bei schlechtem Oberbau, die nachteilige Eigenschaft
.der unverminfierten Übertragung von seitlichen Stößen.Thanks to the well-known, transversely flexible wheel set guides, this is the case
The problem of running smoothness has not been resolved. On the other hand, the known completely
rigid guides, especially with poor superstructure, the disadvantageous property
.the undisturbed transmission of lateral impacts.
Hier setzt der Gedanke der Erfindung ein, der folgende Überlegung
zugrunde liegt: Um den Radsatz am Ausrollen seiner eigenen Sinuswelle zu hindern,
muß er durch den Rahmen am reinen Rollen gehindert und wie bei der völlig starren
Führung zu zusätzlichem Gleiten auf der Schiene gezwungen werden. Ist ,u die Reibzahl
zwischen Rad und Schiene und Q die auf dem einzelnen Rad ruhende Last, so muß also
bei der Verschiebung des Radsatzes quer zur Fahrtrichtung auf jedes Rad eine Kraft
ausgeübt werden, die etwas größer ist als die Reibkraft u - Q, mit der das
Rad an der Schiene haftet. Führt man demnach den Radsatz in Längsrichtung völlig
Starr, in Querrichtung jedoch mit einer Kraft von der ;enannten Mindestgröße, so
wird er die ihm vom Rahmen her aufgezwungene Bewegung ausführen, 3. h. die verlängerte
Sinusbahn ausrollen. Mit anderen Worten: Eine die Querverschiebung des Radsatzes
ündemde Kraft, die etwas größer ist als 2 ;u - Q
;Faktor 2, weil der
Radsatz -zwei Räder hat), stellt dieselbe Laufberuhigung sicher, wie sie bei völlig
starrer Führung erzielbar -ist. Wird im übrigen ein Querstoß auf den Radsatz ausgeübt,
der die Größe 2 ,u - Q stärker überschreitet, so darf der Radsatz
gegenüber dieser großen Kraft ohne weiteres nachgiebig sein und dadurch die Stoßwirkung
mildern. Durch die Erfindung lassen sich also die einzelnen Vorteile der bisher
bekannten Konstruktionen (Beruhigung des Sinuslaufes in der Geraden und Dämpfung
der Seitenstöße) erhalten und miteinander vereinigen, ohne daß deren Nachteile (Unsicherheit
der Laufberuhigung und ungedämpfte Übertragung der Seitenstöße) übernommen werden.This is where the idea of the invention comes in, which is based on the following consideration: To prevent the wheel set from rolling out its own sine wave, it must be prevented from rolling by the frame and, as with the completely rigid guide, forced to slide on the rail additionally. If, u is the coefficient of friction between wheel and rail and Q is the load resting on the individual wheel, a force that is slightly greater than the friction force u - Q, with must be exerted on each wheel when the wheel set is shifted transversely to the direction of travel that the wheel sticks to the rail. If the wheelset is guided completely rigidly in the longitudinal direction, but in the transverse direction with a force of the minimum size mentioned, it will execute the movement imposed on it by the frame, 3. h. roll out the extended sinus trajectory. In other words: a force that suppresses the transverse displacement of the wheelset and is slightly greater than 2 ; u - Q ; factor 2, because the wheelset has two wheels, ensures the same smooth running as can be achieved with a completely rigid guide. If, moreover, a transverse impact is exerted on the wheelset which exceeds the size 2 , u - Q , the wheelset may readily yield to this great force and thereby mitigate the impact. Through the invention, the individual advantages of the previously known constructions (calming of the sinusoidal course in the straight line and damping of the side impacts) can be obtained and combined without their disadvantages (uncertainty of the smooth running and undamped transmission of the side impacts) being taken over.
Erfindungsgemäß wird also eine Radsätzführung für Schienenfahrzeuge
vorgeschlagen, bei der der Radsatz in Längsrichtung völlig unnachgiebig und in Querrichtung
spielfrei, aber gegenüber Stößen, die die Kraft 2 y - Q überschreiten,
nachgiebig geführt ist. Die Nachgiebigkeit kann durch vorgespannte Federn oder sonstige
Elemente erzeugt werden. In diesem Fall muß die Vorspannung der Federn eines Radsatzes
etwas über dem Wert 2 ,u - Q liegen. Die nachgiebigen Elemente können im übrigen
innerhalb des Achslagers, zwischen Achslager und Achslagerführung, in der Achslagerführung
oder einer sonstigen geeigneten Stelle angebracht werden.According to the invention, a wheelset guide for rail vehicles is proposed in which the wheelset is completely rigid in the longitudinal direction and free of play in the transverse direction, but is flexible to impacts that exceed the force 2 y -Q. The flexibility can be generated by preloaded springs or other elements. In this case the preload of the springs of a wheel set must be slightly above the value 2, u - Q. The flexible elements can also be attached within the axle bearing, between the axle bearing and the axle bearing guide, in the axle bearing guide or at any other suitable location.
Zur Erzielung der Nachgiebigkeit können auch stark dämpfende Federelemente
verwendet werden, um das Übertragen von Querschwingungen zu unterbinden.Strongly damping spring elements can also be used to achieve compliance
used to prevent transverse vibrations from being transmitted.
Anspruch i schützt ausschließlich die Gesamtkombination seiner sämtlichen
Merkmale. Die Ansprüche 2 und 3 gelten ausschließlich in Verbindung mit Anspruch
i.Claim i only protects the overall combination of all of it
Characteristics. Claims 2 and 3 apply exclusively in connection with claim
i.