DE10032009A1 - Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Es wird ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges mit Queranschlag zwischen Rahmen und Achslagergehäuse (3) vorgeschlagen, bei welchem der Anschlag (25) bogeninnenseitig erfolgt. Der Anschlag (25) kann als steifer Anschlag (25) mit Luft zum Achslagergehäuse (3) oder als elastischer spielfreier Anschlag ausgeführt sein. Vorteilhaft addieren sich nicht die durch Wanken des Rahmens und die durch Gleisbogenfahrt erzeugten Querkräfte.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das vorgeschlagene Fahrwerk ist insbesondere bei Güterwagendrehgestellen einsetzbar.

Bei Güterwagendrehgestellen ist es üblich, daß die Querkräfte, die zwischen dem Radsatz und dem Rahmen übertragen werden, zum kleineren Teil über die Steifigkeit der Spiralfedern ("Flexicoilsteifigkeit") und zum größeren Teil über den Anschlag des Achslagergehäuses zum Rahmen abgesetzt werden. Dabei werden die Querkräfte von bogenaußen wirkend über das bogenäußere Achslagergehäuse auf den Rahmen abgesetzt. Das bogeninnere Achslagergehäuse überträgt keine durch Bogenfahrt hervorgerufenen Querkräfte auf den Anschlag.

Ein gleichzeitiges Anschlagen von bogeninnerem und bogenäußerem Achslagergehäuse ist praktisch nicht realisierbar, da es dann beim Wanken des Rahmens zu einem Verklemmen kommen würde. Außerdem würde dies einen wirtschaftlich nicht vertretbaren erheblichen Mehraufwand bei der mechanischen Bearbeitung erfordern.

Durch das Anschlagen und Übertragen der Querkräfte nur am bogenäußeren Achslagergehäuse kommt es zu einer Addition der Beanspruchungen aus dem durch das Wanken höher belastete bogenäußere Rahmenteil und den über das Achslagergehäuse zu übertragenden Querkräften. Dies führt zu einer hohen dynamischen Beanspruchung des Drehgestellrahmens und des bogenäußeren Achslagergehäuses, was konstruktiv zu entsprechendem Materialaufwand und Gewicht führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für Güterwagendrehgestelle einsetzbares, verbessertes Fahrwerk mit vermindert beanspruchtem Drehgestellrahmen und Achslagergehäusen anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges ein reduziertes Gewicht aufweist, da sich die Beanspruchungen aus dem Wanken und die Beanspruchungen aus der Übertragung der Querkräfte nicht mehr addieren und folglich wegen der verringerten Beanspruchung die Achslagergehäuse und Rahmenteile mit reduziertem Materialaufwand ausgeführt werden können. Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile. Bei der optionalen Ausbildung des Queranschlag als spielfreier elastischer Anschlag ergibt sich zudem eine Verbesserung der Fahrstabilität. Ein weiterer Vorteil ist in der formschlüssigen Einbringung der Querkräfte in den Radsatz zu sehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Abschnitts des Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges mit radial einstellbaren Radsätzen,

Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch einen Abschnitt eines Radsatzes,

Fig. 3 eine Sicht auf ein im Gleisbogen befindliches Schienenfahrzeug.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts des vorgeschlagenen Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges mit radial einstellbaren Radsätzen dargestellt. Es ist ein Laufrad 1 eines Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges zu erkennen, dessen Achse 2 in bekannter Weise beidseitig mittels in Achslagergehäusen 3 integrierten Achslagern gelagert ist. Die Schiene ist mit Ziffer 4 bezeichnet.

Die Primärfederung eines Laufrades 1 erfolgt mittels zweier beidseitig des Achslagergehäuses 3 angeordneter Spiralfedern 5, 6. Die untere Abstützung der Spiralfedern 5, 6 erfolgt über eine beidseitig des Achslagergehäuses 3 kragende Aufnahme 7. Die oberen Enden der Spiralfedern 5 bzw. 6 greifen in Reibkeile 8 bzw. 9 ein bzw. drücken gegen diese Reibkeile, deren geneigte Oberseiten von schiefen Ebenen 10 bzw. 11 einer Aufnahme 12 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens abgestützt werden. Die zum Achslagergehäuse 3 gerichteten Seitenflächen der Reibkeile 8 bzw. 9 sind mit Reibplatten 13 bzw. 14 versehen.

In Fig. 2 ist ein seitlicher Schnitt durch einen Abschnitt eines Radsatzes des Schienenfahrzeuges dargestellt. Es ist das Laufrad 1 mit Achse 2, Achslager 15, Achslagergehäuse 3, Aufnahme 7 des Achslagergehäuses und Aufnahme 12 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens zu erkennen. Die seitliche Bewegungsmöglichkeit der Radlagerung wird durch einen Anschlag 25 des Fahrwerkrahmens bzw. Drehgestellrahmens begrenzt.

Wie bereits aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, besteht die Primärfederung des Fahrwerkes des Schienenfahrzeuges aus den beidseitig vom Achslager 15 bzw. Achslagergehäuse 3 angeordneten Spiralfedern 5, 6. Auf der oberen Federseite lagern die Reibkeile 8, 9, welche über die schiefen Ebenen 10, 11 der Aufnahme 12 und die Vertikalkraft beidseitig an das Achslagergehäuse 3 gedrückt werden. So entsteht die für die vertikale Reibdämpfung notwendige Andruckkraft am Achslagergehäuse 3, 15. Die Reibungsdämpfung ergibt sich aus der Andruckkraft, welche abhängig von der Federbelastung und dem Reibkoeffizient zwischen der Reibplatte 13, 14 und dem Achslagergehäuse 3 ist. Damit wird die Reibungsdämpfung entsprechend der Zuladung des Schienenfahrzeuges im gewünschten Maße proportional erhöht.

Die Querfederung erfolgt über die Flexicoilwirkung der Spiralfedern 5, 6. Die Bewegung in Querrichtung erfolgt zwischen Achslagergehäuse 3 und dem in der Aufnahme 12 befindlichen Reibkeil 8, 9. Der Reibkeil 8, 9 ist wiederum gegenüber dem Fahrwerkrahmen bzw. Drehgestellrahmen des Schienenfahrzeuges in Querrichtung geführt. Nach Erreichen der maximal zulässigen Querbewegung erfolgt der Anschlag zwischen Drehgestellrahmen und Achslagergehäuse 3, was nachfolgend noch im einzelnen behandelt wird. Die Querbewegung wird ebenfalls - wie die vertikale Bewegung - über die vertikale Reibplatte 13, 14 des Reibkeils 8, 9 zum Achslagergehäuse 3 gedämpft. Auch hier erfolgt im vorgegeben und gewünschten Maße die Reibdämpfung abhängig von der Zuladung.

Die Anforderung einer radialen Einstellbarkeit wird über die geometrischen Verhältnisse zwischen Radsatzmitte, Federfußpunkthöhe und Anlagehöhe des Reibkeils 8, 9 in Verbindung mit der Bewegungsmöglichkeit des Reibkeils 8, 9 in Längsrichtung realisiert. Durch das konische Radprofil werden im Bogen Wendekräfte erzeugt, die im Radberührpunkt wirken und als Tx-Kräfte bezeichnet werden. Diese Tx-Kräfte wirken an einem Radsatz 18, 19 entgegengesetzt und versuchen, den Radsatz radial einzustellen.

Die radiale Einstellbarkeit des Radsatzes 18 erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe, bei der die Tx-Kräfte kleiner als die auftretende Reibkraft in der x-Richtung des Reibkeils sind, erfolgt eine Wendebewegung infolge des Abstandes zwischen Achslagermitte und Reibkeilhöhe. Infolge des durch den Abstand erzeugten Momentes um die Querachse erfolgt eine Pendelbewegung des Achslagergehäuses 3 um den Abstützpunkt des Reibkeils 8, 9 zum Achslagergehäuse 3. Durch diese Pendelbewegung, die oberhalb der Achsmitte des Radsatzes 18 erfolgt, wird eine Längsbewegung in der Ebene der Radsatzdrehmitte bewirkt. Damit können in der ersten Stufe kleine Lenkbewegungen des Radsatzes 18 realisiert werden, die insbesondere dazu geeignet sind, Gleislagefehler auszugleichen.

In der zweiten Stufe, bei welcher die Tx-Kräfte größer als die auftretende Reibkraft sind, erfolgt eine Verschiebung der Reibkeile 8, 9 gegenüber dem Fahrwerkrahmen bzw. Drehgestellrahmen des Schienenfahrzeuges und damit eine größere Lenkbewegung des Radsatzes 18. Infolge der nun bewirkten radialen Einstellung des Radsatzes 18 sinken die Tx-Kräfte und die Lenkbewegung geht in den Mechanismus der ersten Stufe zurück, in dem nur kleine Korrekturen der Lenkbewegung bewirkt werden. Durch die über die zweite Stufe erfolgte Bewegung ergibt sich ein quasi kraftfreier neuer Gleichgewichtszustand im Bogen. Dies ist die Voraussetzung für den gewünschten niedrigen Verschleiß durch die radiale Einstellung der Räder des Schienenfahrzeuges.

Gegenüber konventionellen, radial einstellbaren Radsätzen bei Schienenfahrzeugen, bei denen die Tx-Kräfte während der ganzen Bogenfahrt permanent gegen den Widerstand der Primärfedersteifigkeit (cx-Steifigkeit) arbeiten, erfolgt ein quasi kraftfreier, neuer Gleichgewichtszustand.

Eine Reduzierung der Beanspruchungen und damit eine Reduzierung des Gewichts wird vorteilhaft dadurch erzielt, daß der Queranschlag zwischen Achslagergehäuse und Rahmen bogeninnenseitig mittels des Anschlags 25 erfolgt. So addiert sich die Beanspruchung aus dem Wanken nicht mit der Beanspruchung aus der Übertragung der Querkräfte.

Der Anschlag 25 kann dabei als steifer Anschlag mit Luft zum Achslagergehäuse ausgeführt werden.

Eine Reduzierung der Querkräfte und eine Erhöhung der Laufstabilität wird durch die Ausbildung des Anschlages 25 als elastischer Anschlag erreicht. Dabei ist der Anschlag 25 aus Federstahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) ausgebildet. Der Anschlag 25 wird zweckmäßig mittels Nieten oder Schraubverbindungen mit dem Drehgestellrahmen verbunden.

Ein Vorteil dieser Konstruktionsart ist es, daß der Anschlag 25 bei Verschleiß oder bei Ersatz durch einen Anschlag anderer Steifigkeit oder bei Ersatz durch einen Anschlag mit einem anderen freien Querspiel in einfacher und rascher Weise austauschbar ist.

Ebenfalls vorteilhaft ist die Kraftübertragung in die Radsatzwelle über Formschluß der Lager am Sitz der Radsatzwelle. Bei der konventionellen (bekannten) Ausführungsform mit Queranschlag innen (der Anschlag ist zwischen Laufrad und Achslagergehäuse angeordnet) wird die Querkraft über die verschraubte Lagerdruckkappe und die Verschraubung in die Radsatzwelle eingeleitet. Diese konventionelle Ausführungsform birgt das Risiko, daß durch Schraubenbruch oder unsachgemäßes Anziehen der Schrauben die Kraftführung unterbrochen wird. Dieses Risiko ist bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Queranschlag außen vorteilhaft nicht mehr gegeben.

In Fig. 3 ist zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung eine Sicht auf ein in einem Gleisbogen 26 befindliches Schienenfahrzeug - einen Güterwagen 27 - dargestellt. Es sind die Drehgestelle 28 mit Drehzapfen 29, Achsen 2, Laufrädern 1 und bogeninneren Achslagergehäusen 30 sowie bogenäußeren Achslagergehäusen 31 schematisch gezeigt. Erfindungsgemäß werden die bei Bogenfahrt auftretenden Querkräfte durch die bogeninneren Achslagergehäuse 30 bzw. die dort wirkenden Anschläge 25 aufgenommen.

Bezugszeichenliste

1

Laufrad

2

Achse

3

Achslagergehäuse

4

Schiene

5

Spiralfeder

6

Spiralfeder

7

Aufnahme des Achslagergehäuses

8

Reibkeil

9

Reibkeil

10

schiefe Ebene

11

schiefe Ebene

12

Drehgestellrahmen

13

Reibplatte

14

Reibplatte

15

Achslager

18

Radsatz

25

Anschlag

26

Gleisbogen

27

Güterwagen

28

Drehgestell

29

Drehzapfen

30

bogeninneres Achslagergehäuse

31

bogenäußeres Achslagergehäuse

Claims (7)

1. Fahrwerk eines Schienenfahrzeuges mit Queranschlag zwischen Rahmen und Achslagergehäuse (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (25) bogeninnenseitig erfolgt.

2. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Queranschlag als steifer Anschlag (25) mit Luft zum Achslagergehäuse (3) ausgeführt ist.

3. Fahrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Queranschlag als elastischer Anschlag (25) ausgeführt ist.

4. Fahrwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (25) aus Federstahl ausgebildet ist.

5. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (25) aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist.

6. Fahrwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anschlag (25) zwischen Achslagergehäuse (3) und Fahrwerkrahmen.

7. Fahrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Anschlag (25) zwischen Achslagergehäuse (3) und Drehgestellrahmen.