Drehgeste11 an Schienenfahrzeugen. Drehgestelle an Schienenfahrzeugen bis heriger Bauart sind dadurch gekennzeichnet, dass alle Räder in einem gemeinsamen Rah men gefedert gelagert, je zwei Räder ver mittelst einer Welle fest verbunden sind und die Abstützung des Wagenkastens an einer einzigen, in der Mitte des Rahmens liegenden Stelle erfolgt.
Diese Bauart hat verschiedene Nachteile: Alle Kräfte, welche einseitig und horizontal auf das Drehgestell wirken, erzeugen ein Drehmoment um. den Abstützungspunkt und verursachen die bekannten Schlingerbewe- gungen. Solche horizontal wirkenden Kräfte können auftreten bei Schienenstössen, beim Überfahren von Fremdkörpern, beim Brem sen und besonders beim spiessgängigen Lauf des Drehgestelles. Die Nachteile des Schlin gerns sind bekannt.
Die Schlingerkräfte be einflussen den Lauf des Fahrzeuges in un günstiger Weise und führen nicht nur zu einem sehr ungünstigen stossenden Lauf des Fahrzeuges, sondern auch zu bedenklichen Gleisverschiebungen. Der Effekt davon zeigt sieh in einer beträchtlichen Erhöhung der Unterhaltungsarbeit am Fahrzeug und am Gleis.
Infolge der Verbundenheit je zweier Rä der durch eine gemeinsame Welle nimmt bei jeder noch so geringen Ablenkung eines Rades von der geradlinigen Bahn die ganze Masse des Drehgestelles an den Ablenkungs bewegungen teil, womit grosse Beschleuni gungskräfte zur Wirkung kommen, welche die bereits erwähnten zerstörenden Wirkun gen auf das Gleis ausüben.
Die Drehgestelle bisheriger Bauart be sitzen mit wenig Ausnahmen zwei Trag achsen, auf welche sich über Federn das Wagengewicht abstützt. Die Abstützung ist statisch unbestimmt, weil :die Abstützung auf die Schienen in vier Punkten erfolgt. Die Federn haben den Zweck, die Rad belastungen möglichst gleichmässig zu er halten; es ist aber nicht zu vermeiden, dass schon bei ihrer Einstellung Ungleichheiten in der Belastung entstehen, die aber während der Fahrt durch Unebenheiten im Gleise, wie zum Beispiel Schienenstösse, Frostbeulen, Überhöhungen etc. eine ständige Verände rung erfahren.
Die Federn, welche dem Spiel der Achsen zu folgen haben, sind -daher in einem ständigen Schwingungszustand. Der Schwingungseffekt wird auf den Wagen kasten übergeleitet, wo er von den Gästen als unangenehmes Vibrieren empfunden wird.
Die Verbundenheit zweier Räder durch eine gemeinsame Welle in Verbindung mit der konischen Form der Radreifenoberfläche bedingt ein ständiges Gleiten des einen oder des andern Rades auf den Schienen; ab gesehen von dem dadurch entstehenden Lärm, werden durch das Gleiten Reibschwingungen erzeugt, die sich im Wageninnern durch hef tiges Zittern bemerkbar machen. Das mehr oder weniger ständige -Gleiten der Räder er höht die Abnutzung an den Gleitstellen. Der Gleitzustand verschlechtert die Ausnutzung der Reibung zwischen Rad und Schiene, wel chem Umstande bei der Bemessung des Bremsklotzdruckes Rechnung zu tragen ist.
Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
Die Erfindung betrifft ein Drehgestell an Schienenfahrzeugen, bei welchem sich das auf das Drehgestell entfallende Gewicht des Wagenkastens über eine Wiege auf die Mitte von zwei Längsträgern abstützt, in welchem Einzelräder gelagert sind. Dabei ist jeder Längsträger um einen unter der Wiege un gefähr in der Radmittelebene und in der Mittelebene des Längsträgers liegenden Punkt sowohl in der horizontalen, als auch in einer vertikalen Ebene frei drehbar, während die Wiege gegenüber dem Wagenkasten keine horizontalen Drehbewegungen ausführen kann.
Die Vorteile des Drehgestelles nach der Erfindung gegenüber der bisherigen Bauart sind die folgenden: Da die Radsätze durch Einzelräder er setzt sind, welche in zwei Längsträgern untergebracht sind und das auf das Dreh gestell entfallende Gewicht des Wagen- kastens sich gleichmässig auf die :Mitte der Längsträger abstützt, sind die Ursachen, welche zu den Schlingerbewegungen des Fahrzeuges führen, beseitigt.
Die Abstützung des auf das Drehgestell entfallenden Teils des ZVagengewichtes auf die Schienen ist statisch bestimmt, denn jeder Längsträger kann sich unabhängig vom andern in verti kalem und horizontalem Sinn drehen. Damit bleibt die Radbelastung auf unebener Bahn stets konstant, womit auch die grösstmöglich- ste Laufruhe des Wagens erreicht ist.
Das Drehgestell gemäss der Erfindung besitzt Einzelräder, womit die unangenehmen Eigenschaften des Gleitens eines Radsatzes behoben sind. Ein Gleiten eines Einzelrades während der Fahrt tritt nicht auf, womit die Abnutzung an Rad und Schiene auf ein Minimum beschränkt wird. Da sich das Rad nur in einem rollenden Zustand befindet, kann der Bremsklotzdruck erhöht werden.
Das Drehgestell nach der Erfindung er möglicht die Unterbringung eines Feder systems, das nur aus Schraubenfedern be steht. Das Federsystem des normalen Dreh gestelles besteht nämlich aus einer Kombina tion von Blatt- und Schraubenfedern. Es ist bekannt, dass Blattfedern innere Reibung be sitzen. Diese Eigenschaft .ergibt für die Ruhe des Laufes insofern Nachteile, als :sämtliche Kräfte, welche den Betrag der Reibung nicht erreichen, von den Federn auf den Wagenkasten übergeleitet werden. Man ist daher bestrebt, das Federsystem reibungsfrei zu gestalten, was nur ,durch Verwendung von Schraubenfedern und Ausschaltung von Gleitstellen möglich ist.
Die bisherige Bau art der Drehgestelle gestattet wegen den be schränkten Raumverhältnissen nicht die An wendung eines Federsystems, das nur aus Schraubenfedern besteht. Eine zweckmässige Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des zeichnet sich dadurch aus, dass an Stelle von vier Rädern pro Drehgestell deren acht zur Verwendung kommen, wobei die Achsen je zweier vor und hinter dem Drehpunkt lie genden Räder unter sich durch ein Zwischen gestell fest verbunden sind, welches im Längsträger zwischen den Rädern elastisch gelagert ist, derart, dass ,die so verbundenen Räder unabhängig in einer horizontalen und einer vertikalen, durch die Radflanschen gebildeten Ebene kleine Bewegungen aus führen können.
Diese Anordnung gestattet, sowohl den Raddruck, als auch den Spür- kra.nzdruck an zwei Stellen aufzunehmen, wodurch die Abnutzung und die Beanspru chung von Rad und Schiene auf den halben Betrag verringert werden. Zudem werden Stösse, welche auf das Rad wirken, stets ela stisch aufgenommen, wodurch eine beträcht liche Schonung sämtlicher Konstruktionsteile sowohl des Wagens, als auch des Schienen oberbaues erzielt werden.
Auch die gleichmässige Verteilung der vom Drehgestell aufgenommenen Last auf acht statt auf vier Räder wirkt sich bei der Beanspruchung der Kunstbauten, zum Bei spiel bei Brücken, günstig aus. Es kommt hinzu, dass die Aehtradkonstruktion erlaubt, einen bedeutend grösseren Radstand -zu ver wenden, ohne den Anlaufwinkel zwischen Rad und Schiene zu vergrössern, weil die Achsen je zweier vor und hinter dem Dreh punkt jedes Längsträgers liegenden Räder unter sich durch ein Zwischengestell verbun den sind, auf welches Zwischengestell sich jeder Längsträger derart abstützt, dass die Zwischengestelle sich gegenüber ihrem Längs träger je um eine vertikale und eine hori zontale Achse,
deren Schnittpunkt zwischen den beiden Rädern liegt, drehen können. Es ergibt sich daher, dass das neue Drehgestell sowohl in der Ausführung mit vier, aber noch mehr in der Ausführung mit acht Rä dern in bezug auf die Weichheit des Laufes, der Unterdrückung des Lärms und des Unter haltes von Wagen und Geleise dem Dreh gestell bisheriger Bauart überlegen ist. Für Gleisanlagen, bei welchen alle Schienen schräg nach innen geneigt befestigt sind, empfiehlt es sieh, die Längsträger resp. die Triebräder ebenfalls in die Neigung der Schienen zu legen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass zylindrische Laufflächen der Rad reifen verwendet werden können, die sich, ohne zu gleiten, bewegen.
Die Schrägstel lung der Schienen, wie sie bei Normalbahnen allgemein angewendet wird, verlangt für Radsätze konische Laufflächen der Rad reifen, damit ein Aufliegen derselben auf die ganze Schienenbreite .gewährleistet ist.
In Fig. 1 bis 7 sind Ausführungsbeispiele von Drehgestellen nach der Erfindung sche matisch dargestellt, und zwar ist in Fig. 1 bis 4 ein Gestell mit vier und in Fig. 5 bis 7 ein Gestell mit acht Rädern gezeigt.
Fig. 1 resp. Fig. 5 zeigen dasselbe im Aufriss ; Fig.3 resp. Fig. 6 zeigen den Grundriss; Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Wiege; Fig. 4 ist eine Ansicht der Wiege in Schienenrichtung; Fig. 7 ist ein Schnitt durch die Ab stützung eines Längsträgers auf ein Zwi- sehengestell beim Drehgestell nach Fig. 5 bis 7.
Beim Beispiel nach Fig. 1 bis 4 sind je zwei Räder 1 in einem Längsträger 2 dreh bar gelagert; zwei durchgehende Bolzen 3 verbinden die beiden Wangen des Längs trägers 2. In der Mitte zwischen den Rädern 1 befindet sich die Abstützung der Wiege 4 auf die Längsträger 2.
Das Gelenkorgan 5, welches eine Drehbewegung des Längsträgers 2 um einen unter der Wiege ungefähr in der Radmittelebene und in der Mittelebene des Längsträgers gelegenen Punkt sowohl in einer horizontalen, als auch in einer Verti kalebene zulässt, ist in einem geschlossenen, mit Öl gefüllten gasten untergebracht und so niedrig gebaut, dass der Raum zwischen den Vriegebalken 6, 7 zur Unterbringung von Schraubenfedern möglichst gross wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass ein verti kaler zylindrischer Zapfen mit einem hori zontalliegenden Zylinder von kreisabschnitt- förmigem Querschnitt verbunden ist, wobei der vertikale Zapfen senkrecht auf ,der Schnittfläche dieses Zylinders sitzt. Diese Merkmale sind auch gültig, wenn die Räder, wie in Fig. 4 angegeben ist, nach innen ge neigt angeordnet werden. Beim Beispiel nach .Fig. 5 bis 7 sind -je zwei benachbarte Räder 13 durch ein Zwi schengestell 14 miteinander verbunden.
Dieses trägt zusammen mit einem zweiten Zwischen gestell 14 über die seitlichen Zapfen 15 einen Längsträger 2. Um jeden Zapfen 15 ist ein Lagerkörper 16 frei drehbar gelegt. Zwi schen dem Lagerkörper 16 und dem Längs träger 2 sind allseitig elastische Beilagen 17 (Gummi oder Federn) eingelegt, welche jedem Räderpaar eine freie, aber begrenzte Einstellung und eine leichte Abfederung des Zwischengestelles 14 gegenüber dem zugehö rigen Längsträger 2 erlauben. Die Federn 18 bezwecken eine Zentrierung des Räderpaares in der Mittelstellung.
Die Wiege 4 besteht in beiden Beispielen aus einem obern und einem untern Quer balken 6 und 7, zwischen welchen die Trag federn 8 eingelegt sind. Zwischen die Quer balken 6 und 7 können Schwingungsdämpfer eingebaut werden. Der Führungsrahmen 9 dient zur Aufnahme von Schubkräften, wel che hauptsächlich bei der Bremsung auf treten. Er ist ,so ausgebildet, dass der Quer balken 7 vertikal und seitlich innerhalb Be grenzungsanschlägen und der Federung sich bewegen kann.
Die beiden Längsträger 2 sind durch die Spurstangen 11 miteinander verbunden. In die letzteren sind vorgespannte Federn 12 eingelegt, welche eine begrenzte seitliche Be wegung der beiden Längsträger gegenein ander ermöglichen. Die Räder 1 resp. 13 können nach innen unter einem Winkel, wel cher der Schrägstellung der Schiene ent spricht, geneigt sein. Die Laufflächen wer den in diesem Fall zweckmässig zylindrisch ausgeführt. Die zylindrische Lauffläche be sitzt wesentliche Vorteile. Bei schräg nach innen gestellten Schienen und senkrecht ste henden Rädern muss die Lauffläche konisch ausgeführt werden, damit ein Aufliegen des Rades auf die Schiene in der ganzen Breite des Schienenkopfes erfolgt.
In diesem Falle tritt ein stetiges Gleiten des Rades auf der Schiene ein, weil das Abrollen des Rades auf Rollkreisen mit verschiedenen Durch- messern vor sich geht. Dieser Nachteil ist. aufgehoben, wenn die Räder in die Neigung der Schiene gestellt. und mit zylindrischen Laufflächen versehen sind.
Rotation gesture11 on rail vehicles. Bogies on rail vehicles of the previous design are characterized in that all wheels are spring-mounted in a common frame, two wheels are firmly connected by means of a shaft and the car body is supported at a single point in the middle of the frame.
This type of construction has various disadvantages: All forces that act on one side and horizontally on the bogie generate a torque. the support point and cause the well-known rolling movements. Such horizontally acting forces can occur in the event of rail impacts, when driving over foreign objects, when braking and especially when the bogie runs on a narrow bogie. The disadvantages of snaking are well known.
The rolling forces influence the running of the vehicle in an un favorable manner and not only lead to a very unfavorable jerking running of the vehicle, but also to serious track shifts. The effect of this is shown in a considerable increase in maintenance work on the vehicle and on the track.
As a result of the connection of two wheels by a common shaft, the whole mass of the bogie participates in the deflection movements with every slight deflection of a wheel from the straight path, whereby great acceleration forces come into effect, which have the already mentioned destructive effects exercise on the track.
With few exceptions, the previous design bogies have two support axles on which the weight of the car is supported by springs. The support is statically indeterminate because: The support on the rails takes place in four points. The purpose of the springs is to keep the wheel loads as evenly as possible; it cannot be avoided, however, that imbalances arise in the load as soon as they are set, which, however, undergo constant change during the journey due to unevenness in the track, such as rail joints, frostbite, canting, etc.
The springs, which have to follow the play of the axes, are therefore in a constant state of oscillation. The vibration effect is transferred to the car body, where it is perceived by the guests as an unpleasant vibration.
The connection of two wheels by a common shaft in connection with the conical shape of the wheel tire surface causes constant sliding of one or the other wheel on the rails; Apart from the resulting noise, friction vibrations are generated by sliding, which are noticeable in the interior of the car through intense tremors. The more or less constant sliding of the wheels he increases the wear on the sliding points. The sliding condition worsens the utilization of the friction between wheel and rail, which must be taken into account when dimensioning the brake pad pressure.
All of these disadvantages are eliminated by the present invention.
The invention relates to a bogie on rail vehicles in which the weight of the car body allotted to the bogie is supported via a cradle on the center of two longitudinal members in which individual wheels are mounted. Each side member is freely rotatable about a point under the cradle in the wheel center plane and in the center plane of the side member both in the horizontal and in a vertical plane, while the cradle cannot rotate horizontally relative to the car body.
The advantages of the bogie according to the invention over the previous design are as follows: Since the wheelsets are set by individual wheels, which are housed in two side members and the weight of the car body allotted to the bogie is evenly distributed on the: Center of the side members the causes which lead to the rolling movements of the vehicle are eliminated.
The support of the part of the ZVagenweight on the rails, which is allotted to the bogie, is statically determined, because each side member can rotate independently of the other in a vertical and horizontal direction. This means that the wheel load remains constant on an uneven track, which means that the car is as smooth as possible.
The bogie according to the invention has individual wheels, which eliminates the unpleasant properties of sliding a wheel set. A single wheel does not slide while driving, which means that wear on the wheel and rail is kept to a minimum. Since the wheel is only in a rolling condition, the brake pad pressure can be increased.
The bogie according to the invention it allows the accommodation of a spring system that is only made of coil springs be. The spring system of the normal bogie consists of a combination of leaf and coil springs. It is known that leaf springs have internal friction. This property results in disadvantages for the smoothness of the run insofar as: all forces which do not reach the amount of friction are transferred from the springs to the car body. The aim is therefore to make the spring system friction-free, which is only possible by using coil springs and eliminating sliding points.
The previous construction type of bogies does not allow the use of a spring system that consists only of coil springs because of the limited space available. An expedient embodiment of the subject matter of the invention is characterized in that instead of four wheels per bogie, eight are used, the axes of two wheels in front of and behind the fulcrum being firmly connected to each other by an intermediate frame, which in the The longitudinal beam is elastically mounted between the wheels in such a way that the wheels connected in this way can perform small movements independently in a horizontal and a vertical plane formed by the wheel flanges.
This arrangement allows both the wheel pressure and the sensing pressure to be recorded at two points, as a result of which the wear and tear on the wheel and rail are reduced to half the amount. In addition, shocks that act on the wheel are always ela stically absorbed, whereby a considerable Liche protection of all structural parts of both the car and the track superstructure can be achieved.
The even distribution of the load picked up by the bogie on eight instead of four wheels also has a positive effect on the strain on engineering structures, for example bridges. In addition, the axle wheel construction allows a significantly larger wheelbase to be used without increasing the contact angle between wheel and rail, because the axles of two wheels in front of and behind the pivot point of each side member are connected by an intermediate frame are, on which intermediate frame each longitudinal beam is supported in such a way that the intermediate frames each around a vertical and a horizontal axis relative to their longitudinal beam,
whose point of intersection is between the two wheels, can rotate. It therefore follows that the new bogie both in the version with four, but even more in the version with eight wheels in terms of the softness of the run, the suppression of noise and the maintenance of wagons and tracks the bogie previous Design is superior. For track systems in which all rails are attached inclined inwards, it is recommended to see the longitudinal beams, respectively. to also place the drive wheels in the incline of the rails. The advantage of this arrangement is that cylindrical treads of the wheel tires can be used, which move without sliding.
The inclination of the rails, as it is generally used in normal railways, requires conical running surfaces of the wheel tires for wheel sets so that they can rest over the entire width of the rails.
In Fig. 1 to 7 embodiments of bogies according to the invention are cal cally shown, namely in Fig. 1 to 4, a frame with four and in Fig. 5 to 7 a frame with eight wheels is shown.
Fig. 1 resp. Figures 5 show the same in elevation; Fig. 3 resp. Fig. 6 show the plan; Fig. 2 is a longitudinal section through the cradle; Figure 4 is a view of the cradle in the rail direction; 7 is a section through the support of a longitudinal beam on an intermediate frame in the case of the bogie according to FIGS. 5 to 7.
In the example of Figures 1 to 4 two wheels 1 are rotatably mounted in a side member 2 bar; two continuous bolts 3 connect the two cheeks of the longitudinal beam 2. In the middle between the wheels 1 is the support of the cradle 4 on the longitudinal beam 2.
The joint member 5, which allows a rotary movement of the longitudinal beam 2 around a point located under the cradle approximately in the wheel center plane and in the center plane of the longitudinal beam, both in a horizontal and in a vertical plane, is housed in a closed, oil-filled guest and built so low that the space between the Vriegebalken 6, 7 for accommodating coil springs is as large as possible.
This is achieved in that a vertical cylindrical pin is connected to a horizontal cylinder of circular section-shaped cross section, the vertical pin sitting perpendicularly on the cut surface of this cylinder. These features are also valid when the wheels, as indicated in FIG. 4, are arranged inclined inwardly. In the example according to Fig. 5 to 7 are two adjacent wheels 13 connected to one another by an inter mediate frame 14.
This carries together with a second intermediate frame 14 via the lateral pin 15 a longitudinal beam 2. Around each pin 15, a bearing body 16 is placed freely rotatable. Between tween the bearing body 16 and the longitudinal support 2 elastic inserts 17 (rubber or springs) are inserted on all sides, which allow each pair of wheels a free but limited setting and a slight cushioning of the intermediate frame 14 relative to the associated longitudinal member 2. The purpose of the springs 18 is to center the pair of wheels in the middle position.
The cradle 4 consists in both examples of an upper and a lower cross bars 6 and 7, between which the support springs 8 are inserted. Vibration dampers can be installed between the crossbars 6 and 7. The guide frame 9 is used to absorb thrust forces, wel che mainly occur when braking. It is designed so that the cross bar 7 can move vertically and laterally within Be limiting stops and the suspension.
The two longitudinal members 2 are connected to one another by the tie rods 11. In the latter preloaded springs 12 are inserted, which allow a limited lateral movement of the two side members against each other. The wheels 1 respectively. 13 can be inclined inwards at an angle which corresponds to the inclination of the rail. The running surfaces who in this case expediently run cylindrical. The cylindrical running surface be seated significant advantages. If the rails are inclined inwards and the wheels are vertical, the running surface must be conical so that the wheel rests on the rail over the entire width of the rail head.
In this case, the wheel slides steadily on the rail, because the wheel rolls on rolling circles with different diameters. This disadvantage is. canceled when the wheels are placed in the incline of the rail. and are provided with cylindrical running surfaces.