DE1952887A1

DE1952887A1 - Drehgestell fuer Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1952887A1
Application number: DE19691952887
Authority: DE
Inventors: Stein Robert Elmer
Original assignee: General Steel Industries Inc
Current assignee: General Steel Industries Inc
Priority date: 1968-11-13
Filing date: 1969-10-21
Publication date: 1970-06-11
Also published as: ES373491A1; US3570410A; BE741101A; GB1236118A; BR6913200D0

Description

PATENTANWÄLTE 3134

. DR. J.

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

GENERAL STEEL INDUSTRIES, INC., One Memorial Drive ST. LOUIS, Missouri (USA)

"Drehgestell für Schienenfahrzeuge"

Die Erfindung "betrifft ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge, bei dem Achsen, die mit Schienenradern "bestückt und in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, einen Drehgestellrahmen tragen, der auf seiner Mitte mit einem Mittellager zur Drehführung und Abstützung eines Fahrzeugrahmens ausgerüstet ist.

Bei bekannten Drehgestellen der eingangs genannten Art wird die gesamte Last des Fahrzeugkörpers ausschließlich durch das Mittellager auf das Drehgestell übertragen. Wenn ein solches Drehgestell aber zu Antriebszwecken mit entsprechenden Motoren ausgerüstet ist, dann erzeugen die Zug- oder Bremskräfte ein Kippmoment um eine Querachse, die durch das Mittellager verläuft. Die Folge dieses Kippmomentes besteht darin, daß das auf die jeweilige Fahrtrichtung bezogene vordere Paar von Schienenrädern entlastet, daß auf die jeweils bezogene Fahrtrichtung hingegen hintere Schienenräderpaar zusätzlich belastet wird. ^

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zu Antriebszweckeη dienendes Drehgestell der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die unerwünschte Lastübertragung von einer Achse auf die andere während des Antriebsoder Bremsbetriebes verringert werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe kennzeichnet sich das einleitend genannte Drehgestell bei Verwendung zu Antriebszwecken erfindungsgemäß dadurch, daß das Mittellager aus einer auf der Oberseite des Drehgestellrahmens angeordneten, waagerecht verlaufenden und nach oben weisenden großflächigen Kreisringfläche mit einer mittig darin angeordneten zylindrischen Vertiefung mit lotrecht verlaufender Achse, sowie einer nach unten weisenden, waagerecht angeordneten Gegenfläche am Fahrzeugrahmen mit einem daraus vorspringenden, gelenkig in die Vertiefung eingreifenden Zylinderzapfen besteht und daß die in Gleitberührung stehenden Zylinderflächen von Vertiefung und Zylinderzapfen eine solche Höhe über dem Schienenkörper einnehmen, daß das als Produkt dieser Höhe mit der Zugkraft gegebene Kippmoment, welches das Drehgestell um eine Querachse zu kippen versucht und eine Lastübertragung von einer zur anderen Achse verursacht, kleiner ist als das Kippwiderstandsmoment, welches sich als Produkt aus dem Durchmesser der sich gleitend großflächig berührenden Ringfläche und Gregenflache mit der Grewichtslast ergibt, die über diese Flächen aus dem Fahrzeugkörper auf das Drehgestell übertragen wird»

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Ein Ausführungsbeispiel des. neuen Drehgestelles ist in den Zeichnungen dargestellt.

fig..1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Drehgestell»

Fig. 2 zeigt das Drehgestell gem. flg. 1 in Seitenansicht.

fig. 3 stellt eine Schnittansicht des Drehgestelles gem, fig. 1 bei lotrecht und quer längs der linie IH-III verlaufender Schnittebene dar.

fig. 4 zeigt eine Teillängsschnittansicht des Drehgestelles gem. fig. 1 bei lotrecht längs der Linie IV-IV verlaufender Schnittebene.

Schienenräder 1 sind an einem Paar in gegenseitigem Abstand angeordneter Achsen 2 und 3 befestigt. Die Enden dieser Achsen sind in Lagerkästen 5 drehbar aufgenommen. In Drehgestellängsrichtung verlaufende Ausgleichsholme 7 sind mit ihren Enden auf den Lagerkasten 5 abgestützt. Auf der Länge innerhalb der Enden tragen sie aufrechtstehende Wendelfedern 9.

Ein starr ausgebildetes Gestell des Drehgestelles weist Seitenteile 11 auf, die in seitlichem Abstand voneinander angeordnet sind und sich außerhalb der Schienenräder in Drehgestellängs-

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richtung erstrecken_a Sie sind auf den Federn 9 abgestützt. Die Seitenteile 11 besitzen im Bereich ihrer Enden nach unten weisende konsolartige Joche 13, welche die jeweils zugehörigen Lagerkasten 5 auf den Achsen 2 und 3 umschließen, jedoch Gleitbewegungen derselben in Höhenrichtung zulassen. Auf diese Weise werden die beiden Achsen 2, 3 in der für Schienenfahrt erforderlichen gegenseitigen Lage zueinander gehalten, ohne daß jedoch Höhenbewegungen der Schienenräder und -achsen in bezug auf das Drehgestell verhindert werden. Im Bereich zwischen den ledern 9 besitzt jedes Seitenteil eine "Vertiefung 14,zwischen der nur ein relativ geringer Spielraum zum Ausgleichsholm 7 besteht. V±_e Vertiefung 14 ist außerdem nach außen ausgewölbt, um einen tiefliegenden jedoch auch breit-räumigen Aufnahmeraum, für eine zweite Drehgestellaufhängung zu schaffen, die noch an späterer^StelIe ausführlich beschrieben wird. Die Vertiefungen 14 der Seitenteile 11 sind miteinander durch ein Paar Querträger 15 verbunden, die in Längsrichtung einen Abstand voneinander aufweisen.

Zum Antreiben des Drehgestelles und damit des Schienenfahrζeu-. ges dienen Antriebsmotoren M, die unmittelbar auf den Achsen 2 und 3 gelagert sein können, während ihre Pratasn in der üblichen Weise auf den Querträgern 15 aufliegen, Di_ese Motoren sind durch zugeordnete Getriebe G mit den zugehörigen Achsen 2, 3 getriebIich verbunden.

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Die im vorstehenden bereits angesprochene zweite Aufhängung weist Schwingmetalle auf. Diese bestehen aus flachen waagerecht angeordneten elastomeren Polstern 17» die sich schichtweise mit ebenfalls waagerecht angeordneten Metallplatten 1.8 abwechseln und mit diesen verbunden sind. Auf den Schwingmetallen sind nach oben offene Federsitzteller 19 befestigt. Diese Federsitzteller können durch Abscherbeanspruchung und Auslenkung der elastomeren Kissen 17 seitlich zum Drehgestell verschoben und ausgelenkt werden. Ein Paar aufrechtstehender Wendelfedern 21, von denen je eine in einem der Federteller 19 aufgenommen ist, dient mit den oberen Enden als Auflager für einen Querholm 23, dessen Enden unmittelbar auf den Federn aufliegen. Dieser Querholm 23 iöt infolgedessen in Höhenrichtung nachgiebig abgestützt und er kann auch nachgiebig in seitlicher Richtung verschoben werden, indem die elastomeren Kissen 17 auf Abscherung beansprucht werden. Infolgedessen ist der Querholm 23 sowohl gegen in Höhenrichtung als auch gegen quer wirkende Kräfte und Stöße geschützt, die durch Unregelmäßigkeiten im Gleiskörper übertragen werden könnten.

Um die Zug- und Bremskräfte, die in Längsrichtung des Drehgestelles wirken, in einer niedrigen Höhenlage zu übertragen, ist einer der Querträger 15 nahe innerhalb der Seitenteile 11 mit einem Paar nach unten weisender Widerlager 25 und der Querholm 23 mit einem Paar gleichartiger nach unten weisender Widerlager 27 ausgerüstet. Diese Widerlager 25 und 27 fluchten in

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mit der ^Äingflache 31 fluchtet. Zweckmäßigerweise wird jedoch eine unmittelbare Berührung dieser Flächen 31 und 33 vermieden und eine Ringscheibe 35 aus .einem Material mit hohem Reibwiderstand zwischengeschaltet, um Schwingungen und Schiittelerscheinungen, die sich in Bewegungen um die Drehachse äußern, zu unterbinden.

Das Drehgelenk, um welches das Drehgestell relativ zum fahrzeugrahmen TJ verschwenkt wird und über welches der Querholm 23 auch die Zug- und Bremskräfte auf den Fahrzeugrahmen U überträgt, wird von einer mittig in der Ringfläche 31 im Querholm 23 vorgesehenen zylindrischen Vertiefung 37 mit Kreisquerschnitt einerseits und andererseits einem vom Fahrzeugrahmen U nach unten vorspringenden mittig auf der Gegenflache 33 angeordneten Zylinderzapfen 39 gebildet, der in die zylindrische Vertiefung 37 eingesetzt und eingepaßt ist. Der Zapfen 39 und die zylindrische Vertiefung 37 stehen mit Zylinderflächen 38 und 40 in gleitender lagerartiger Berührung und bilden somit das Drehlager.

Das Kippwiderstandsmoment, welches der Neigung des Drehgestelles um die Querachse zu kippen entgegenwirkt, ist größenmäßig gleich dem Produkt aus der in Lotrichtung auf die waagerechte Ringfläche 31 ausgeübten Last bzw. gewiehtsabhängigen Kraft und dem Durchmesser der Ringfläche, während das Kippmoment, welches das Drehgestell zu verkippen sucht und die Lastübertragung

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Längsrichtung miteinander, wobei ein Widerlager am Querträger, 15 in Längsrichtung zugleich auch eine Abstandslage vom zugeordneten Widerlager am Querholm 23 einnimmt. Ein Paar in Drehgestellängsrichtung verlaufender Koppellenker 29 ist mit seinen jeweiligen beiden Enden an den Widerlagern 25 bzw. 27 auf beiden Seiten des Drehgestelles angelenkt, so daß die in Drehgestellängsrichtung wirkenden Zug-oder Bremskräfte vom Gestell auf den Querholm 23 übertragen werden, ohne dessen freie Seiten- und Höhenbewegung relativ zum Gestell zu behindern. Die niedrige lage der Koppellenker 29 dient zwar zur Übertragung von Zugkräften auf den Querholm 23. Um einen Widerstand gegenüber einer Lastübertragung zwischen den Achsen zu erzeugen, muß jedoch der Querholm selbst gegen eine Kippung um eine Querachse relativ zu einem Fahrzeugunterrahmen TI ausgesteift bzw_f abgestützt werden.

Um diese Aussteifung und .abstützung des Querholmes 23 zu erzielen, zugleich aber auch eine Drehführung und Abstützung für den Fahrzeugrahmen U auf dem Drehgestell zu schaffen, ist der Mittelteil des Querholmes 23 innerhalb der Seitenteile 11 vertieft, so daß er wesentlich niedriger als die Enden des Querholmes liegt.· In diesem Bereich, und zwar auf der Mitte des Querholmes befindet sich eine nach oben weisende Ringfläche 31 mit großem Durchmesser, während am Fahrzeugrahmen U ein Lager angeordnet ist, das eine gleichartige, jedoch nach unten weisende Gegenfläche 33 besitzt, welche in Lotrichtung .

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zwischen den Achsen verursacht, gleich dem Produkt aus der Zugkraft und der Höhe der das Drehgelenk bildenden Zylinderflächen 38, 40 des Zapfens 39 und der zylindrischen Vertiefung oberhalb des Schienenkörpers ist. Daher wird die Höhe h der einander gegenüberliegenden und in Gleitberührung stehenden Zylinderflachen 38, 40, welche das Drehgelenk bilden, oberhalb des Schienenkörpers so gewählt, daß das Produkt aus dieser Höhe h und der Zugkraft T (Kippmoment) kleiner ist als das Produkt aus dem Durchmesser d der Ringfläche 31 und der diese Fläche belastenden aus dem Fahrzeugkörper hergeleiteten Gewichtslast L. (Kippwiderstandsmoment). Diese Verhältnisse können durch die folgende Gleichung zum Ausdruck gebracht werden.

h χ T <C d χ L _

Wenn diese Gleichung nach der Größe h, d.h. der Höhe der einander in Gleitberührung gegenüberliegenden Zylinderflächen zwischen dem Zylinderzapfen 38 und der Vertiefung 37 entwickelt wird, ergibt sich: '

h <1 d χ L

Das beschriebene neue Drehgestell arbeitet wie folgt:

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Wenn die Antriebsmotoren M die Achsen 2 und 3 'aber die Getriebekasten G antreiben, wird die entstehende Zugkraft I aus dem Gestell in niedriger Höhenlage über die Koppellenker 29 auf den Querholm 23 übertragen. Die Zugkraft T wirkt an einem Hebelarm h, der gleich der Höhe der das Drehgelenk bildenden Zylinderflächen 38 und 40 oberhalb des Schienenkörpers ist. Das aus Zugkraft und diesem Hebelarm gebildete Drehmoment stellt ein Kippmoment dar, welches das Drehgestell um eine quer, und zwar durch die beiden Zylinderflächen 38 und 40 in deren Höhenlage verlaufende Achse zu kippen sucht. Diesem Kippmoment wirkt die Gewichtslast L entgegen, die über das Mittellager, und zwar über die einander berührenden Ringflächen 31 und die Gegenfläche 33 übertragen werden, wobei die Durchmesser d dieser zusammenwirkenden Flächen den Angriffshebelarm dieser Gewichtslast L darstellen. Da d χ L größer ist als h χ T, und zwar weil die das Drehlager oder Gelenk bildenden Zylinderflächen 38 und 40 wesentlich niedriger als die waagerecht angeordnete Ringfläche 31 liegen, wird ein Kippen und infolgedessen auch eine Lastübertragung von der Vorderachse auf die Hinterachse verhindert.

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Claims

\v .'.■■'■■■.■ - 10 - ' Patentansprüche

1. drehgestell für Schienenfahrzeuge, bei dem Achsen, die mit Schienenrädern "bestückt und in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, einen Drehgestellrahmen tragen, der auf seiner Mitte mit einem Mittellager zur Drehführung und Abstützung eines fahrzeugrahmens ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittellager aus einer auf der Oberseite des Drehgestellrahmens angeordneten, waagerecht verlaufenden und nach oben weisenden großflächigen Kreisringfläche (31) mit einer mittig darin angeordneten, zylindrischen Vertiefung (37) mit lotrecht verlaufender Achse, sowie einer nach unten weisenden, waagerecht angeordneten Gegenfläche (33) am !Fahrzeugrahmen (U) mit einem daraus vorspringenden, gelenkartig in die Vertiefung eingreifenden Zylinderzapfen (39) besteht und daß die in Gleitberührung stehenden Zylinderflächen (38, 40) von Vertiefung (37) und Zylinderzapfen (39) eine solche Höhe (h) über dem Schienenkörper einnehmen, daß das als Produkt dieser Höhe mit der Zugkraft (T) gegebene Kippmoment (h χ T), welches das Drehgestell um eine Querachse zu kippen versucht und eine Lastübertragung von einer zur anderen Achse (2, 3) verursacht* kleiner ist als das Kippwiderstandsmoment (d χ L), welches sieh als Produkt aus dem Durchmesser (d), der sich gleitend großflächig berührenden Ringfläche (31) und Gegenfläche

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(33) mit der Gewichtslast (L) ergibt, die über diese Flächen aus dem Fahrzeugkörper auf das Drehgestell übertragen •wird.

2. Drehgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet , daß sein Drehgestellrahmen ein nachgiebig auf·den. Achsen (2, 3) abgestütztes Gestell aufweist. .

3. Drehgestell nach Anspruch 1 und / oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell einen Querholm (23) trägt, und daß die nach oben weisende Ringfläche (31) auf der Oberseite des Querholmes und die zylindrische Vertiefung (37) ina Querholm angeordnet sind.

4. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querholm (23) nachgiebig auf dem Gestell abgestützt ist und daß die zwischen ihm und dem Gestell Zug- und Bremskräfte (T) übertragenden Einrichtungen (29) wesentlich tiefer als der Querholm angeordnet sind.

5. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Übertragung von Brems- und Zugkräften (T) dienenden Einrichtungen als Koppellenker (29) ausgebildet sind, welche

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in Drehgestellängsrichtung verlaufen und mit einem Ende am Querholm (23) mit dem anderen Ende am Gestell angelenkt sind.

6. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, "dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell zwei in Drehgestellängsrichtung verlaufende Seitenteile mit höher als die Achsen (2, 3) liegenden Enden und einer Vertiefung (14) auf der Mitte der Länge aufweist, die etwa auf gleicher Höhe wie die Achsen angeordnet ist und daß der Querholm (23) auf den Vertiefungen (14) nachgiebig abgestützt ist.

7. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (14) auf der Mitte der Seitenteile (11) seitlich nach außen gewölbt sind, um einen großen seitlichen Spielraum für die Abstützung des Querholmes (23) zu schaffen,

8. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch g e kenn ze ic h η e t , daß der Querholm (23) auf seiner Mitte relativ zu seinen Enden wesentlich vertieft ausgebildet ist, um eine klein bemessene Höhenlage des Mittellagers (31, 33j 37, 39) über dem Gleiskörper zu erreichen. ^;

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9. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der

Querholm (23) sowohl in Höhenrichtung als auch quer zum Drehgestell nachgiebig auf dem Gestell abgestützt ist.

10. Drehgestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell ein Paar jeweils neben dem Querholm (23) liegender Querträger (15) aufweist, und daß ein Querträger und der Querholm (23) je mit einem Paar nach unten weisender fluchtender Widerlager (25 bzw. 27) ausgerüstet sind, an denen die Enden der jeweiligen Koppellenker (29) gelenkig angreifen.

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