EP0533620A1 - Abstützung des Kastens eines Schienenfahrzeugs auf einem Drehgestell - Google Patents

Abstützung des Kastens eines Schienenfahrzeugs auf einem Drehgestell Download PDF

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EP0533620A1
EP0533620A1 EP92810656A EP92810656A EP0533620A1 EP 0533620 A1 EP0533620 A1 EP 0533620A1 EP 92810656 A EP92810656 A EP 92810656A EP 92810656 A EP92810656 A EP 92810656A EP 0533620 A1 EP0533620 A1 EP 0533620A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
support
spring
bogie
box
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EP92810656A
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English (en)
French (fr)
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EP0533620B1 (de
Inventor
Alberto Cortesi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Original Assignee
Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/14—Side bearings
    • B61F5/148—Side bearings between bolsterless bogies and underframes

Definitions

  • the invention relates to a support of a rail vehicle on a bogie, with two supporting devices arranged on each side of the bogie, absorbing vertical and horizontal relative movements, each of which has at least one spring element and at least one spring plate and at least one elongated, in plan view essentially rectangular support piece contain a rubber-elastic material, which support piece is arranged with long sides oriented transversely to the vehicle longitudinal direction and via which the spring plate against the adjacent vehicle part - box or bogie - is tiltable in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction.
  • Such a box support is known from CH-PS 672 100 (P.6078).
  • the rail-like support pieces preloaded by the vertical supporting forces of the loaded spring elements each permit relatively strong inclinations of the spring plate in relation to the adjacent vehicle part - box or bogie - in the longitudinal direction of the vehicle, and correspondingly lower inclinations of the spring plate in the transverse direction of the vehicle.
  • the unscrewing movements of the bogie relative to the box deflect the support devices both in the longitudinal direction and in the transverse direction.
  • the ratio between the different horizontal spring constants of each of the support devices which are effective in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction can be influenced by the ratio between the width and the length of the associated support piece.
  • the restoring moments exerted by the deformation of the support pieces and counteracting the inclinations of the spring plates in the transverse direction of the vehicle can be many times greater than the corresponding restoring moments of the spring plates in the vehicle. Restoring torques counteracting in the longitudinal direction.
  • the torsional stiffness (longitudinal stiffness) of the known support can be significantly influenced without influencing the lateral stiffness and the vertical stiffness within one optimize a relatively wide range.
  • the known box support is less suitable for a locomotive, which is designed for driving on curves at a speed which is significantly higher than in the past and thus for a correspondingly increased, for example by a factor of 2 to 3, free lateral acceleration of the vehicle body, since the respectively occurring ones
  • Large transverse deflections of the vehicle body with respect to the bogie cannot be limited to an allowable dimension by the spring elements which are relatively soft in the transverse direction.
  • the invention has for its object to provide a further developed in this respect, improved box support of the type mentioned, which allows a smooth transverse adjustment of the suspension when driving straight ahead and by which at the same time the transverse deflection of the vehicle body compared to the occurrence of high lateral accelerations during fast cornering
  • the bogie is limited to a predetermined value, which is required in particular for compliance with the clearance profile.
  • At least one of the support devices contains a telescopic guide device which is arranged within the spring element and is connected to the spring plate and which has a mandrel-like guide part which is coupled to one vehicle part and a spring element which is coupled to the other vehicle part and which is connected to the other Game surrounded, sleeve-like stop part, which surrounds the guide part with an inner play, which permits corresponding, at least in the transverse direction of the vehicle, limited to a predetermined maximum relative horizontal relative movements of the stop part and the guide part.
  • a progressive spring characteristic of the support devices in the transverse direction is achieved, with in a lower area of the transverse deflection, which corresponds approximately to a range of free lateral acceleration of 0.8 to 1.0 m / sec 2, which is common in previous designs essentially the transverse stiffness of the spring elements is effective, while with a further transverse deflection the stop parts arranged within the spring elements each cooperate with the corresponding guide part and the relatively high Rigidity of the elongated support pieces in the transverse direction of the vehicle comes into effect, with corresponding restoring forces being exerted on the vehicle body via the guide devices.
  • a soft support in the vehicle longitudinal direction is achieved, which permits an essentially reaction-free and wear-free turning of the bogie relative to the box and which enables a positive coupling of the spring elements of the respective support device and thus a uniform distribution of the support forces.
  • the rail vehicle shown for example a locomotive for speeds of over 200 km / h when driving straight ahead, and designed for driving through curves at an increased speed, contains a vehicle body 1 and two bogies 2, only one of which is shown.
  • Each bogie 2 contains a bogie frame with side members 3, on which the box 1 is supported by side supports 4.
  • the bogie frame is supported in a known manner via primary springs (not shown) on the axles of two wheel sets 5 and via a device (not shown) for transmitting the tensile and braking forces, for example a known one Deep-drawing device, with the box 1 rotatably connected about a vertical axis Z.
  • the wheel sets 5 are coupled to the bogie frame, not shown drive motors.
  • Each of the support devices 4 contains two laterally deflectable spring elements 6 and 6a, as shown in the form of ("flexicoil") coil springs, which in the area of the transverse center plane of the bogie 2 between two spring plates 7 above the longitudinal member 3 or a bracket projecting inward therefrom 3a are arranged.
  • the inner spring elements 6a can also be arranged on a cross member connecting the longitudinal members 3.
  • the support devices 4 also contain two pairs of elongated, as shown rail-like support pieces 8 made of rubber or a corresponding rubber-like material, which are each arranged transversely between the spring plate 7 and the adjacent vehicle part - the box 1 or the bogie 2 - and via which the spring plate 7 are supported inclinably in the vehicle longitudinal direction X and in the vehicle transverse direction Y.
  • Corresponding support pieces 8 can also be formed by sections arranged in a rail-like manner.
  • the support pieces 8, each of which is designed in the form of a rectangle narrow in plan view, can, as shown, be provided with two metal stiffening plates 10 vulcanized or glued to their upper and lower support surfaces.
  • each of the support devices 4 contains a telescopic guide device 11 arranged within one of the spring elements 6 and 6a, according to the illustration of the outer spring element 6, which comprises a sleeve-like stop part 12 which is connected rigidly to the one spring plate 7 and one which can be inserted into the latter and the other Spring plate 7 rigid connected, mandrel-like guide part 13 contains.
  • the ends of the spring element 6 are centered by the stop part 12 and the guide part 13, which parts are designed with mutually opposing, tapering end parts 12a and 13a, which are at half the height of the spring element 6 loaded by the box 1 in a central height section V overlap.
  • the spring element 6 surrounds the stop part 12 with an increasing radial external play A towards the end part 12a thereof, which permits corresponding relative movements of the stop part 12 and the spring element 6, in particular the S-shaped deformations of the spring element 6 which occur when the bogie 2 is turned out.
  • the end section 12a surrounds the end section 13a of the guide part 13 with a radial inner play B, which corresponding stop-free relative movements of these end sections 12a and 13a, in particular the transverse displacement of the box 1 with respect to the bogie 2 towards the outside of the curve when passing through curves, up to a predetermined maximum value of the lateral acceleration of, for example, 0.8 to 1 m / sec2.
  • a predetermined maximum value of the lateral acceleration of, for example, 0.8 to 1 m / sec2.
  • the transverse rigidity of the spring elements 6 and 6a and - in series with this - the support pieces 8 are essentially effective.
  • the ends of the spring elements 6a are each centered by an insert part 14 which is rigidly connected to the relevant spring plate 7.
  • the guide device 11 When the predetermined value of the transverse force is exceeded, for example when driving through curves at high speed, the guide device 11 becomes effective by the stop part 12 striking against the guide part 13, so that when the box 1 is further deflected, only the spring stiffness correspondingly wedge-shaped in this way the outside of the curve converging, deformed, in the vehicle transverse direction Y relatively rigid support pieces 8 comes into effect.
  • the diagram according to FIG. 4 shows the course of a spring characteristic curve K, represented by a solid line, of the support device 4 according to the invention designed in the manner described, when loaded in the vehicle transverse direction Y, the restoring force F effective in the transverse direction Y being plotted over the transverse deflection s.
  • the diagram also shows three spring characteristic curves K1, K2 and K3, shown in dashed lines, of the support pieces 8 assigned to the two ends of the spring elements 6 and 6a and deflected with them in series, the characteristic curve K1 corresponding to the portion D1 of the transverse deflection caused by shear stress on a support piece 8 .
  • the characteristic curve D2 corresponds to the sum of the proportions D1 and D2 of the two supporting pieces 8, while the characteristic curve K3 indicates the sum of the shear stiffness (proportions D1 and D2) and the proportion E caused by the wedge-shaped deformation of these correspondingly rigid supporting pieces 8 in the transverse direction Y of the vehicle corresponds to the total transverse deflection of the support device 4.
  • the total transverse deflection of the support device 4 is thus composed of the individual portions D1, D2 and E and a portion determined by the inner play B, which corresponds to the deflection of the spring elements 6 and 6a limited by the guide device 11.
  • a progressive spring characteristic of the support device 4 in the transverse direction Y is achieved in this way, which, when driving straight ahead and when cornering slowly, up to a deflection S1 limited by the internal play B, is caused by the transverse rigidity of the spring elements 6, 6a and Carriers 8 certain, relatively soft suspension guaranteed.
  • a progressive spring characteristic in the transverse direction Y could also be achieved by an embodiment with elastically designed cross stops between the box 1 and the bogie 2, e.g. by rubber bumpers, not shown, arranged between the abovementioned stops 17 and 18.
  • a device would have the disadvantage that, in particular when driving on tight bends, by rotating the bogie 2 about the vertical axis Z and by translational longitudinal movements of the bogie 2, e.g. under tensile force, very large relative movements in the vehicle longitudinal direction X at the relevant cross stops 17 and 18 result. This can cause wear and fatigue problems on the rubber buffers and create undesirable frictional forces that inhibit the turning and longitudinal movements of the bogie 2.
  • the support devices 4 designed according to the invention are largely avoided by the support devices 4 designed according to the invention.
  • the sleeve-like stop part 12 - or the guide part 11 - arranged within the spring element 6 can be made of a hard, wear-resistant material, since the elasticity of the support devices 4 in the transverse direction Y is not achieved by the stops themselves, but by the support pieces 8 assigned to the spring ends.
  • the support devices 4 can, as shown, be arranged in a relatively high installation position, so that the overlap region of the stop part 12 and the guide part 13 which arises in the height section V lies approximately at the height of the center of gravity of the box 1. Correspondingly, roll movements of the box 1 about its longitudinal axis can be kept small and can be absorbed by the support devices 4 without additional roll support.
  • the stop parts 12 can each be designed with a support section delimiting the overlap area in the form of an intermediate wall 15, which enables the stop part 12 to be placed on the guide part 13 when a predetermined maximum overlap is exceeded, for example when one of the spring elements 6, 6a breaks.
  • At least one of the interacting end parts of each guide device 11, according to FIG. 5 the end part 13a can contain a movably arranged contact piece, which in the example shown is formed by a ring made of a wear-resistant material which is placed on a part of the guide part 13 attached annular intermediate piece 22 made of rubber or a corresponding material. Accordingly, a resilient stop between the guide part 13 and the stop part 12 is achieved. It goes without saying that the stop part 12 can also be provided with a corresponding, spring-mounted contact piece.
  • the stop part 12 and the guide part 13, as shown in FIG. 6, are designed with circular-cylindrical end parts 12a and 13a, which are arranged in their basic positions corresponding to the straight-ahead travel of the vehicle with a radial play B relative to one another in the vehicle -Lateral direction Y and longitudinal direction X allow the same size of non-stop relative movements of the two parts.
  • the end section 12a can be designed according to FIG.
  • a corresponding recess 24 in the stop part 12a in the transverse direction Y can be delimited by two side surfaces 24a and 24b, each curved by a radius R1 or R2 concentrically to the vertical axis Z of the bogie 2, which guide tracks for the end part 13a form and thus allow a largely shock-free, low-wear guidance of the guide part 13 even with strong turning movements of the bogie 2.
  • the end part 13a of the guide part 13 can also be designed with an oval cross-section and can be arranged in the circular-cylindrical end part 12a of the stop part 12 with a longitudinal axis running in the transverse direction Y.
  • the play B1 effective in the longitudinal direction X between the stop part 12 and the guide part 13 is greater than the play B effective in the transverse direction Y.
  • the support pieces 8 can be held in any manner, for example by means of screws not shown or, as indicated in FIG. 3, by stops 16 provided on the adjacent vehicle part - the box 1 or the bogie 2.
  • corresponding support devices can also be formed by two spring elements 6, 6a arranged on both sides of the transverse center plane of the bogie 2, which, e.g. known from the above-mentioned CH-PS 672 100, can be arranged with longitudinal axes inclined with respect to the transverse center plane, each directed against the vertical axis Z.
  • the spring elements 6 and 6a of the support devices 4 can also each be provided with a single support piece 8 and with the end facing away from this via the spring plate 7 connected to the guide device 11 on the box 1 or on the bogie 2 be supported immediately.
  • An embodiment is also possible in which the one ends of the spring elements directly on the relevant vehicle part - box 1 or bogie 2 - are supported, on which the associated parts 12 and 13 of the guide devices 11 are attached.
  • designs with only one spring element or with several, for example three, spring elements per support device are also possible.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Springs (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Abstract

Die Abstützung enthält zwei je auf einer Seite des Drehgestells (2) angeordnete Stützeinrichtungen (4) mit seitlich auslenkbaren Federelementen (6, 6a) und Federtellern (7), die sich je über ein quer zur Fahrzeug-Längsrichtung angeordnetes schienenartiges Tragstück (8) aus einem gummielastischen Material gegen den Kasten (1) bzw. das Drehgestell (2) neigbar abstützen. Innerhalb mindestens eines der Federelemente (6) ist ein mit dem Kasten (1) gekoppelter, hülsenartiger, Anschlagteil (12) angeordnet, der einen mit dem Drehgestell (2) gekoppelten, dornartigen Führungsteil (13) mit einem Spiel (B) umgibt, welches horizontale Relativbewegungen dieser Teile (12, 13), und damit Auslenkungen der Federelemente (6, 6a), in Fahrzeug-Querrichtung auf ein entsprechendes vorbestimmtes Höchstmass begrenzt. Dadurch wird eine besonders für schnellfahrende Schienenfahrzeuge vorteilhafte, progressive Federcharakeristik der Stützeinrichtung (4) in Querrichtung erzielt, welche in einem ersten Abschnitt im wesentlichen durch die Quersteifigkeit der Federelemente (6, 6a), und in einem zweiten Abschnitt, wenn der Führungsteil (13) und der Anschlagteil (12) zusammenwirken, ausschliesslich durch die in Fahrzeug-Querrichtung relativ hohe Steifigkeit der Tragstücke (8) bestimmt ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abstützung eines Schienenfahrzeugs auf einem Drehgestell, mit zwei je auf einer Seite des Drehgestells angeordneten, vertikale und horizontale Relativbewegungen aufnehmenden Stützeinrichtungen, welche je mindestens ein Federelement und mindestens einen Federteller sowie mindestens ein längliches, in der Draufsicht im wesentlichen rechteckförmiges Tragstück aus einem gummielastischen Material enthalten, welches Tragstück mit quer zur Fahrzeug-Längsrichtung orientierten langen Seiten angeordnet ist und über welches sich der Federteller gegen den benachbarten Fahrzeugteil - Kasten bzw. Drehgestell - in Fahrzeug-Längsrichtung und in Fahrzeug-Querrichtung neigbar abstützt.
  • Eine derartige Kastenabstützung ist aus der CH-PS 672 100 (P.6078) bekannt. Die durch die vertikalen Stützkräfte der belasteten Federelemente vorgespannten schienenartigen Tragstücke gestatten je relativ starke Neigungen des Federtellers gegenüber dem benachbarten Fahrzeugteil - Kasten bzw. Drehgestell - in Fahrzeug-Längsrichtung, und entsprechend geringere Neigungen des Federtellers in Fahrzeug-Querrichtung. Beim Durchfahren von Kurven werden durch die Ausdrehbewegungen des Drehgestells gegenüber dem Kasten die Stützeinrichtungen je sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung ausgelenkt. Dabei ist das Verhältnis zwischen den in Fahrzeug-Längsrichtung und in Fahrzeug-Querrichtung wirksamen, unterschiedlichen horizontalen Federkonstanten jeder der Stützeinrichtungen durch das Verhältnis zwischen der Breite und der Länge des zugehörigen Tragstücks beeinflussbar. Durch die bei der bekannten Abstützung verwendeten Tragstücke von in der Draufsicht schmaler Rechteckform können somit die durch die Verformung der Tragstücke ausgeübten, den Neigungen der Federteller in Fahrzeug-Querrichtung entgegenwirkenden Rückstellmomente um ein Mehrfaches grösser sein als die entsprechenden, den Neigungen der Federteller in Fahrzeug-Längsrichtung entgegenwirkenden Rückstellmomente.
  • Für Schienenfahrzeuge bisheriger Ausführung, bei denen beim Durchfahren von Kurven Querbeschleunigungen des Fahrzeugkastens von z.B. bis 0,8 m/sec² in der Gleisebene üblich sind, lässt sich die Ausdrehsteifigkeit (Längssteifigkeit) der bekannten Abstützung ohne nennenswerte Beeinflussung der Quersteifigkeit und der vertikalen Steifigkeit innerhalb eines relativ weiten Bereichs optimieren. Die bekannte Kastenabstützung ist jedoch weniger geeignet für ein Triebfahrzeug, welches zum Befahren von Kurven mit einer gegenüber bisher wesentlich erhöhten Geschwindigkeit und damit für eine entsprechend, z.B. etwa um einen Faktor 2 bis 3, erhöhte freie Querbeschleunigung des Fahrzeugkastens ausgelegt ist, da die jeweils auftretenden grossen Querauslenkungen des Fahrzeugkastens gegenüber dem Drehgestell durch die in Querrichtung relativ weichen Federelemente nicht auf ein zulässiges Mass begrenzt werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere in dieser Hinsicht weiter entwickelte, verbesserte Kastenabstützung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei Geradeausfahrt eine weiche Querabstimmung der Federung gestattet und durch welche zugleich beim Auftreten hoher Querbeschleunigungen bei schneller Kurvenfahrt die Querauslenkung des Fahrzeugkastens gegenüber dem Drehgestell auf einen vorbestimmten, insbesondere für die Einhaltung des Lichtraumprofils erforderlichen Wert begrenzt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens eine der Stützeinrichtungen eine innerhalb des Federelementes angeordnete, mit dem Federteller verbundene, teleskopartige Führungseinrichtung enthält, welche einen mit dem einen Fahrzeugsteil gekoppelten, dornartigen Führungsteil und einen mit dem anderen Fahrzeugteil gekoppelten, vom Federelement mit einem äusseren Spiel umgebenen, hülsenartigen Anschlagteil aufweist, der den Führungsteil mit einem inneren Spiel umgibt, welches entsprechende, zumindest in Fahrzeug-Querrichtung je auf ein vorbestimmtes Höchstmass begrenzte horizontale Relativbewegungen des Anschlagteils und des Führungsteils zulässt.
  • Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Abstützung wird eine progressive Federcharakteristik der Stützeinrichtungen in Querrichtung erzielt, wobei in einem unteren Bereich der Querauslenkung, welcher etwa einem bei bisherigen Ausführungen üblichen Bereich der freien Querbeschleunigung von z.B. 0,8 bis 1,0 m/sec² entspricht, im wesentlichen die Quersteifigkeit der Federelemente wirksam ist, während bei einer weiteren Querauslenkung die innerhalb der Federelemente angeordneten Anschlagteile je mit dem entsprechenden Führungsteil zusammenwirken und die relativ hohe Steifigkeit der länglichen Tragstücke in Fahrzeug-Querrichtung zur Wirkung kommt, wobei über die Führungseinrichtungen entsprechende Rückstellkräfte auf den Fahrzeugkasten ausgeübt werden. Dadurch wird erreicht, dass die bei Kurvenfahrt auftretenden seitlichen Ausschläge des Fahrzeugkastens auch unter extremen Betriebsbedingungen, etwa bei gleichzeitiger Einwirkung von Gleislagefehlern, innerhalb eines vorbestimmten, durch Anschläge am Fahrzeugkasten und am Drehgestell begrenzten Bereichs durch die Stützeinrichtungen elastisch aufgenommen werden.
  • In den abhängigen Patentansprüchen sind Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes angegeben.
  • Durch die Ausführung nach Anspruch 2 wird eine in Fahrzeug-Längsrichtung weiche Abstützung erzielt, die eine im wesentlichen reaktions- und verschleissfreie Ausdrehung des Drehgestells gegenüber dem Kasten zulässt und die eine zwangläufige Koppelung der Federelemente der jeweiligen Stützeinrichtung und damit eine gleichmässige Verteilung der Stützkräfte ermöglicht.
  • Durch die Ausführung nach Anspruch 3 können Wankbewegungen des Kastens um seine Längsachse klein gehalten und ohne zusätzliche Wankstütze von den Stützeinrichtungen übernommen werden, so dass auch bei Kurvenfahrt mit höherer als bisher üblicher Geschwindigkeit, z.B. mit über 100 km/h in einer Kurve mit einem Radius R = 300 m, der Kasten sicher innerhalb des Lichtraumprofils gehalten wird und der Stromabnehmer im Bereich des Fahrdrahts verbleibt.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen nach der Erfindung, in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein mit einer erfindungsgemässen Abstützung versehenes Schienenfahrzeug in einer Teilansicht mit Teilschnitt;
    • Fig. 2 das Schienenfahrzeug im Horizontalschnitt II-II aus der Fig. 1;
    • Fig. 3 eine Einzelheit der Abstützung in einem Teilquerschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 1;
    • Fig. 4 ein Diagramm mit einer Federkennlinie;
    • Fig. 5 eine Einzelheit einer Abstützung nach einer abgewandelten Ausführungsform, in einem der Fig. 3 entsprechenden Teilquerschnitt;
    • Fig. 6 den Horizontalschnitt VI-VI aus der Fig. 5;
    • Fig. 6a, 6b, 6c entsprechende Horizontalschnitte von weiteren Abstützungen, je in einer anderen Ausführungsform.
  • Das dargestellte Schienenfahrzeug, z.B. eine Lokomotive für Fahrgeschwindigkeiten von über 200 km/h bei Geradeausfahrt, und ausgelegt für das Durchfahren von Kurven mit erhöhter Geschwindigkeit, enthält einen Fahrzeugkasten 1 und zwei Drehgestelle 2, von denen nur eines dargestellt ist. Jedes Drehgestell 2 enthält einen Drehgestellrahmen mit Längsträgern 3, auf denen der Kasten 1 über seitliche Stützeinrichtungen 4 abgestützt ist. Der Drehgestellrahmen ist in bekannter Weise über nicht dargestellte Primärfedern auf den Achsen zweier Radsätze 5 abgestützt und über eine nicht dargestellte Einrichtung zur Uebertragung der Zug- und Bremskräfte, z.B. eine bekannte Tiefzugvorrichtung, mit dem Kasten 1 um eine Hochachse Z drehbar verbunden. Die Radsätze 5 sind mit am Drehgestellrahmen befestigten, nicht dargestellten Antriebsmotoren gekuppelt.
  • Jede der Stützeinrichtungen 4 enthält zwei seitlich auslenkbare Federelemente 6 und 6a, darstellungsgemäss in Form von ("Flexicoil"-)Schraubenfedern, welche im Bereich der Quermittelebene des Drehgestells 2 zwischen zwei Federtellern 7 über dem Längsträger 3 bzw. einer von diesem nach innen abstehenden Konsole 3a angeordnet sind. Die inneren Federelemente 6a können auch an einem die Längsträger 3 verbindenden Querträger angeordnet sein. Die Stützeinrichtungen 4 enthalten ferner je zwei Paar längliche, darstellungsgemäss schienenartige Tragstücke 8 aus Gummi oder einem entsprechenden gummiartigen Material, welche je zwischen dem Federteller 7 und dem benachbarten Fahrzeugteil - dem Kasten 1 bzw. dem Drehgestell 2 - querliegend angeordnet sind und über welche die Federteller 7 in Fahrzeug-Längsrichtung X und in Fahrzeug-Querrichtung Y neigbar abgestützt sind. Entsprechende Tragstücke 8 können auch durch schienenartig angeordnete Teilstücke gebildet sein. Die Tragstücke 8, die je in Form eines in der Draufsicht schmalen Rechtecks ausgeführt sind, können darstellungsgemäss je mit zwei an ihrer oberen und ihrer unteren Stützfläche anvulkanisierten oder angeklebten metallischen Versteifungsplatten 10 versehen sein.
  • Mindestens eine, darstellungsgemäss jede der Stützeinrichtungen 4 enthält eine innerhalb eines der Federelemente 6 und 6a, darstellungsgemäss des äusseren Federelementes 6, angeordnete teleskopartige Führungseinrichtung 11, welche einen mit dem einen Federteller 7 biegesteif verbundenen hülsenartigen Anschlagteil 12 und einen in diesen einführbaren, mit dem anderen Federteller 7 biegesteif verbundenen, dornartigen Führungsteil 13 enthält. Die Enden des Federelementes 6 sind durch den Anschlagteil 12 und den Führungsteil 13 zentriert, welche Teile mit einander entgegengerichteten, sich verjüngenden Endpartien 12a bzw. 13a ausgeführt sind, die sich auf der halben Höhe des durch den Kasten 1 belasteten Federelementes 6 in einem mittleren Höhenabschnitt V überlappen. Entsprechend umgibt das Federelement 6 den Anschlagteil 12 mit einem gegen dessen Endpartie 12a hin zunehmenden radialen äusseren Spiel A, welches entsprechende Relativbewegungen des Anschlagteils 12 und des Federelementes 6, insbesondere die beim Ausdrehen des Drehgestells 2 auftretenden S-förmigen Verformungen des Federelementes 6, zulässt.
  • Die Endpartie 12a umgibt die Endpartie 13a des Führungsteils 13 mit einem radialen inneren Spiel B, welches entsprechende anschlagfreie Relativbewegungen dieser Endpartien 12a und 13a, insbesondere die beim Durchfahren von Kurven auftretende Querverschiebung des Kastens 1 gegenüber dem Drehgestell 2 nach der Aussenseite der Kurve, bis zu einem vorbestimmten Maximalwert der Querbeschleunigung von z.B. 0,8 bis 1 m/sec² zulässt. Innerhalb dieses vorbestimmten Bereichs der Querbeschleunigung ist im wesentlichen die Quersteifigkeit der Federelemente 6 und 6a sowie - in Serie dazu - der Tragstücke 8 wirksam. Die Enden der Federelemente 6a sind je durch einen mit dem betreffenden Federteller 7 biegesteif verbundenen Einsatzteil 14 zentriert. Beim Ueberschreiten des vorbestimmten Wertes der Querkraft, etwa beim Durchfahren von Kurven mit grosser Geschwindigkeit, wird die Führungseinrichtung 11 wirksam, indem der Anschlagteil 12 an den Führungsteil 13 anschlägt, so dass bei weiterer Querauslenkung des Kastens 1 ausschliesslich die Federsteifigkeit der dabei entsprechend keilförmig, nach der Aussenseite der Kurve hin konvergierend, verformten, in Fahrzeug-Querrichtung Y relativ steifen Tragstücke 8 zur Wirkung kommt.
  • Das Diagramm nach Fig. 4 zeigt den Verlauf einer durch eine durchgehende Linie dargestellten Federkennlinie K der in beschriebener Weise ausgeführten, erfindungsgemässen Stützeinrichtung 4 bei deren Belastung in Fahrzeug-Querrichtung Y, wobei über der Querauslenkung s die in Querrichtung Y wirksame Rückstellkraft F aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt ferner drei gestrichelt dargestellte Federkennlinien K1, K2 und K3 der den beiden Enden der Federelemente 6 und 6a zugeordneten und mit diesen jeweils in Serie ausgelenkten Tragstücke 8, wobei die Kennlinie K1 dem durch Schubbeanspruchung eines Tragstücks 8 verursachten Anteil D1 an der Querauslenkung entspricht. Die Kennlinie D2 entspricht der Summe der Anteile D1 und D2 der beiden Tragstücke 8, während die Kennlinie K3 der Summe der Schubsteifigkeiten (Anteile D1 und D2) und dem durch die keilförmige Verformung dieser in Fahrzeug-Querrichtung Y entsprechend steifen Tragstücke 8 verursachten Anteil E an der gesamten Querauslenkung der Stützeinrichtung 4 entspricht. Die gesamte Querauslenkung der Stützeinrichtung 4 setzt sich somit aus den einzelnen Anteilen D1, D2 und E sowie einem durch das innere Spiel B bestimmten Anteil zusammen, welcher der durch die Führungseinrichtung 11 begrenzten Auslenkung der Federelemente 6 und 6a entspricht.
  • Wie aus dem Diagramm hervorgeht, wird auf diese Weise eine progressive Federcharakteristik der Stützeinrichtung 4 in Querrichtung Y erzielt, welche bei Geradeausfahrt und bei langsamer Kurvenfahrt bis zu einer durch das innere Spiel B begrenzten Auslenkung S1 eine durch die Quersteifigkeit der Federelemente 6, 6a und der Tragstücke 8 bestimmte, relativ weiche Federung gewährleistet. Bei schneller Kurvenfahrt, wenn die Anschlagteile 12 mit den Führungsteilen 13 zusammentreffen, wird eine ausschliesslich durch die Quersteifigkeit der Tragstücke 8 bestimmte, entsprechend härtere Federung des Kastens 1 in Querrichtung Y erzielt, so dass auch bei einer hohen Querbeschleunigung von z.B. 1,8 m/sec² die Querauslenkung des Kastens 1 gegenüber dem Drehgestell 2 innerhalb eines vorbestimmten Auslenkbereichs C gehalten wird, wobei die maximale Querauslenkung S2 durch am Kasten 1 und am Drehgestell 2, darstellungsgemäss an dessen Längsträger 3, vorgesehene Anschläge 17 bzw. 18 begrenzt sein kann.
  • Eine progressive Federcharakteristik in Querrichtung Y könnte auch durch eine Ausführung mit elastisch ausgebildeten Queranschlägen zwischen dem Kasten 1 und dem Drehgestell 2, z.B. durch zwischen den vorstehend beschriebenen Anschlägen 17 und 18 angeordnete, nicht dargestellte Gummipuffer, erzielt werden. Eine derartige Einrichtung hätte jedoch den Nachteil, dass, insbesondere beim Befahren von engen Kurven, durch die Ausdrehbewegung des Drehgestells 2 um die Hochachse Z sowie durch translatorische Längsbewegungen des Drehgestells 2, z.B. unter Zugkraft, sehr grosse Relativbewegungen in Fahrzeug-Längsrichtung X an den betreffenden Queranschlägen 17 und 18 resultieren. Dadurch können Verschleiss- und Dauerfestigkeitsprobleme an den Gummipuffern auftreten und unerwünschte, die Ausdreh- und Längsbewegungen des Drehgestells 2 hemmende Reibkräfte entstehen.
  • Durch die erfindungsgemäss ausgebildeten Stützeinrichtungen 4 werden diese Nachteile weitgehend vermieden. Inbesondere kann jeweils der innerhalb des Federelements 6 angeordnete hülsenartige Anschlagteil 12 - oder der Führungsteil 11 - aus einem harten, verschleissfesten Material ausgeführt sein, da die Elastizität der Stützeinrichtungen 4 in Querrichtung Y nicht durch die Anschläge selbst, sondern durch die den Federenden zugeordneten Tragstücke 8 erzielt wird.
  • Die Stützeinrichtungen 4 können darstellungsgemäss in einer relativ hohen Einbaulage angeordnet sein, so dass der im Höhenabschnitt V sich einstellende Ueberlappungsbereich des Anschlagteils 12 und des Führungsteils 13 etwa auf der Höhe des Schwerpunkts des Kastens 1 liegt. Entsprechend können Wankbewegungen des Kastens 1 um seine Längsachse klein gehalten und ohne zusätzliche Wankstütze durch die Stützeinrichtungen 4 aufgenommen werden.
  • Die Anschlagteile 12 können darstellungsgemäss je mit einer den Ueberlappungsbereich begrenzenden Stützpartie in Form einer Zwischenwand 15 ausgeführt sein, welche beim Ueberschreiten einer vorbestimmten maximalen Ueberlappung, etwa beim Bruch eines der Federelemente 6, 6a, ein Aufsetzen des Anschlagteils 12 auf den Führungsteil 13 ermöglicht.
  • Nach einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der zusammenwirkenden Endpartien jeder Führungseinrichtung 11, gemäss Fig. 5 die Endpartie 13a, ein beweglich angeordnetes Kontaktstück enthalten, welches beim dargestellten Beispiel durch einen Ring aus einem verschleissfesten Material gebildet ist, der auf einem am Führungsteil 13 angebrachten ringförmigen Zwischenstück 22 aus Gummi oder einem entsprechenden Material gelagert ist. Entsprechend wird ein federnder Anschlag zwischen dem Führungsteil 13 und dem Anschlagteil 12 erzielt. Es versteht sich, dass auch der Anschlagteil 12 mit einem entsprechenden, federnd gelagerten Kontaktstück versehen sein kann.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen sind der Anschlagteil 12 und der Führungsteil 13, wie in Fig. 6 dargestellt, mit kreiszylindrischen Endpartien 12a und 13a ausgeführt, welche in ihren der Geradeausfahrt des Fahrzeugs entsprechenden Grundstellungen mit einem radialen Spiel B zueinander angeordnet sind, das in Fahrzeug-Querrichtung Y und Längsrichtung X gleich grosse anschlagfreie Relativbewegungen der beiden Teile zulässt. Bei Abstützungen für Schienenfahrzeuge, die zum Befahren enger Kurven ausgelegt sind, kann gemäss Fig. 6a die Endpartie 12a mit einer langlochförmigen Aussparung 24 ausgeführt sein, welche die andere Endpartie 13a in Fahrzeug-Querrichtung Y je mit dem vorbestimmten Spiel B und in Längsrichtung X je mit einem grösseren Spiel B1 umgibt, welches entsprechend grössere Relativbewegungen des Anschlagteils 12 und des Führungsteils 13 in Längsrichtung X, und damit auch in engen Kurven anschlagfreie, von der Begrenzung der Querausschläge unabhängige Ausdrehbewegungen des Drehgestells 2 gegenüber dem Kasten 1 zulässt.
  • Entsprechend der Darstellung nach Fig. 6b kann eine entsprechende Aussparung 24 im Anschlagteil 12a in Querrichtung Y durch zwei je um einen Radius R1 bzw. R2 konzentrisch zur Hochachse Z des Drehgestells 2 gekrümmte Seitenflächen 24a und 24b begrenzt sein, welche kulissenartige Führungsbahnen für die Endpartie 13a bilden und damit auch bei starken Ausdrehbewegungen des Drehgestells 2 eine weitgehend stossfreie, verschleissarme Führung des Führungsteils 13 ermöglichen.
  • Es sind auch Ausführungen mit beliebig anderen geeigneten, nicht dargestellten Kulissenformen möglich, z.B. mit Führungsbahnen, welche bei kleiner werdendem Kurvenradius, d.h. bei grösser werdendem Ausdrehwinkel des Drehgestells 2 um seine Hochachse Z, den Führungsteil 13 mit einem bei zunehmendem Ausdrehwinkel entsprechend abnehmenden Spiel B umgeben, welches nur entsprechend reduzierte Querausschläge zulässt.
  • Gemäss Fig. 6c kann auch die Endpartie 13a des Führungsteils 13 mit einem ovalen Querschnitt ausgeführt und in der kreiszylindrischen Endpartie 12a des Anschlagteils 12 mit in Querrichtung Y verlaufender Längsachse angeordnet sein. Entsprechend ist auch bei dieser Ausführung das in Längsrichtung X wirksame Spiel B1 zwischen dem Anschlagteil 12 und dem Führungsteil 13 grösser als das in Querrichtung Y wirksame Spiel B.
  • Die Tragstücke 8 können in beliebiger Weise, etwa mittels nicht dargestellter Schrauben oder, wie in Fig. 3 angedeutet, durch am benachbarten Fahrzeugteil - dem Kasten 1 bzw. dem Drehgestell 2 - vorgesehene Anschläge 16 gehalten sein. Nach einer abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform können entsprechende Stützeinrichtungen auch je durch zwei beidseits der Quermittelebene des Drehgestells 2 angeordnete Federelemente 6, 6a gebildet sein, welche, wie z.B. aus der eingangs genannten CH-PS 672 100 bekannt, mit bezüglich der Quermittelebene schräg gestellten, je gegen die Hochachse Z gerichteten Längsachsen angeordnet sein können.
  • Nach einer weiteren abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Federelemente 6 und 6a der Stützeinrichtungen 4 auch je mit einem einzigen Tragstück 8 versehen sein und mit dem diesem abgekehrten Ende über den mit der Führungseinrichtung 11 verbundenen Federteller 7 am Kasten 1 oder am Drehgestell 2 unmittelbar abgestützt sein. Es ist auch eine Ausführung möglich, bei der die einen Enden der Federelemente unmittelbar am betreffenden Fahrzeugteil - Kasten 1 bzw. Drehgestell 2 - abgestützt sind, an dem die zugehörigen Teile 12 bzw. 13 der Führungseinrichtungen 11 befestigt sind. Ferner sind auch Ausführungen mit lediglich einem Federelement oder mit mehreren, z.B. drei, Federelementen pro Stützeinrichtung möglich.

Claims (5)

  1. Abstützung des Kastens (1) eines Schienenfahrzeuges auf einem Drehgestell (2), mit zwei je auf einer Seite des Drehgestells (2) angeordneten, vertikale und horizontale Relativbewegungen aufnehmenden Stützeinrichtungen (4), welche je mindestens ein Federelement (6. 6a) und mindestens einen Federteller (7) sowie mindestens ein längliches, in der Draufsicht im wesentlichen rechteckförmiges Tragstück (8) aus einem gummielastischen Material enthalten, welches Tragstück (8) mit quer zur Fahrzeug-Längsrichtung (X) orientierten langen Seiten angeordnet ist und über welches sich der Federteller (7) gegen den benachbarten Fahrzeugteil - Kasten (1) bzw. Drehgestell (2) - in Fahrzeug-Längsrichtung (X) und in Fahrzeug-Querrichtung (Y) neigbar abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stützeinrichtungen (4) eine innerhalb des Federelementes (6) angeordnete, mit dem Federteller (7) verbundene teleskopartige Führungseinrichtung (11) enthält, welche einen mit dem einen Fahrzeugteil (Drehgestell 2) gekoppelten, dornartigen Führungsteil (13) und einen mit dem anderen Fahrzeugteil (Kasten 1) gekoppelten, vom Federelement (6) mit einem äusseren Spiel (A) umgebenen, hülsenartigen Anschlagteil (12) aufweist, der den Führungsteil (13) mit einem inneren Spiel (B, B1) umgibt, welches entsprechende, zumindest in Fahrzeug-Querrichtung (Y) je auf ein vorbestimmtes Höchstmass begrenzte horizontale Relativbewegungen des Anschlagteils (12) und des Führungsteils (13) zulässt.
  2. Abstützung nach Anspruch 1, mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Federelementen (6 und 6a) pro Stützeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (7) des einen Federelements (6) als über das benachbarte Federelement (6a) der jeweiligen Stützeinrichtung (4) sich erstreckender, biegesteifer Bauteil ausgebildet ist.
  3. Abstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtungen (4) je zumindest annähernd im Höhenbereich des Schwerpunkts des Kastens (1) angeordnet sind, und dass der Anschlagteil (12) und der Führungsteil (13) mit einander zugekehrten Endpartien (12a bzw. 13a) ausgeführt sind, die sich etwa auf der halben Höhe des durch den Kasten (1) belasteten Federelementes (6) überlappen.
  4. Abstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagteil (12) mit einer beim Ueberschreiten eines vorbestimmten maximalen Ueberlappungsbereichs (V) mit dem Führungsteil (13) auf diesen aufsetzbaren Stützpartie (Zwischenwand 15) ausgeführt ist.
  5. Abstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teile (Führungsteil 13) der Führungseinrichtung (11) mindestens ein zum Zusammenwirken mit dem anderen Teil (Anschlagteil 12) bestimmtes Kontaktstück (Ring 21) enthält, welches auf einem Zwischenstück (22) aus einem gummielastischen Material federnd gelagert ist.
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