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Drehzapfenlagerung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine
Drehzapfenlagerung für Schienenfahrzeuge mit zwei koaxialen, in Längsrichtung im
Abstand voneinander befindlichen ringförmigen Gummi-Metall-Blöcken, die mit ihrer
äußeren Mantelfläche über eine Außenbüchse mit dem Drehgestellrahmen und mit ihrer
inneren Mantelfläche über eine Innenbüchse am Drehzapfen des Hauptrahmens bzw. Wagenkastens
fest angeordnet sind, und einer zwischen den beiden Gummi-Metall-Blöcken angeordneten
koaxialen Hilfsführung, die aus einem mit dem Drehzapfen verbundenen Innenring und
einem diesen außen mit Spiel umgebenden, mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Außenring
besteht.
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Bei dieser bekannten Drehzapfenlagerung sind die Innenbüchsen der
Gummi-Metall-Blöcke und der Innenring der Hilfsführung auf dem zylindrisch ausgeführten
unteren Ende des Drehzapfens gelagert und werden mittels eines Flansches mit einer
oder mehreren Schrauben gegen eine Schulter des Drehzapfens angepreßt. Die Lagerung
der Außenbüchsen der Gummi-Metall-Blöcke und des Außenringes der Hilfsführung erfolgt
in analoger Weise in einer im Drehgestellrahmen eingeschweißten oder gegenüber dem
Drehgestellrahmen querbeweglich geführten Büchse.
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Da es sich in beiden Fällen um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen
den Büchsen der Gummi-Metall-Blöcke bzw. den Ringen der Hilfsführung einerseits
und dem Drehzapfen bzw. der mit dem Drehgestellrahmen verbundenen Büchse andererseits
handelt, sind die Passungen zwischen diesen Teilen, da erhebliche Kräfte und Drehmomente
wirksam sind, mit engen Toleranzen auszuführen. Beim Abheben und Aufsetzen des Hauptrahmens
von den bzw. auf die Drehgestelle bereiten diese engen Passungen Schwierigkeiten.
Insbesondere beim Aufsetzen treten durch die über den Umfang ungleichmäßig gespannten
Gummi-Metall-Blöcke, die ein Versetzen der Längsachsen der Innenbüchsen und des
Innenringes verursachen, unangenehme Verzögerungen auf. Weiterhin müssen zur Sicherung
der Gummi-Metallblöcke beim Hochgehen des Hauptrahmens, z. B. beim Durchfedern,
bei Unfällen od. dgl. Sicherungsbügel oder Sicherungsanker vorgesehen werden, die
eine Begrenzung der lotrechten Bewegung bewirken. Diese Sicherungsorgane müssen
beim Abheben des Wagenkastens ebenfalls gelöst oder wieder angebracht werden, was
bei den beschränkten Platzverhältnissen Schwierigkeiten macht. Obwohl die bekannte
Drehzapfenlagerung wartungs-und verschleißfrei ist, hat sich die übliche Drehzapfenlagerung
mit metallischem, wartungsbedürftigem und dem Verschleiß unterliegendem Gelenk behaupten
können, da sie beim Abheben und Aufsetzen des Hauptrahmens auf die Drehgestelle
keinerlei Schwierigkeiten bereitet und da sie keinerlei Sicherungsmaßnahmen erfordert,
ferner einen geringeren Platzbedarf aufweist und eine wesentliche Gewichtsminderung
mit sich bringt.
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Es ist zwar auch schon eine Drehzapfenlagerung mit lediglich zwei
ringförmigen, im Abstand voneinander befindlichen Gummizwischenlagen bekannt, die
als Vorgängerin der zu verbessernden Gattung angesehen werden kann. Dabei sind jedoch
hohlkegelförmige Gummiblöcke vorgesehen, die lediglich auf Grund ihrer Vorspannung,
d. h. kraftschlüssig mit dem Drehgestellrahmen bzw. dem Drehzapfen verbunden sind.
Die Beweglichkeit in axialer Richtung ist daher verhältnismäßig gering, außerdem
handelt es sich hierbei auch nicht um einen entlasteten Drehzapfen.
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Das gleiche gilt für eine andere Drehzapfenlagerung mit nur einem,
jedoch mehrschichtigen Gummihohlkegel. Der Platzbedarf ist dadurch erheblich, und
die horizontalen Bewegungen sind nicht durch eine Hilfsführung begrenzt. Dies trifft
auch für eine weitere bekannte Drehgestellführung zu, bei der sowohl Längs- wie
auch Querkräfte durch stehende, bikonkave Gummischeiben übertragen werden.
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Demgegenüber besteht nun die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt,
darin, die Drehzapfenlagerung der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß
sie in der Handhabung wie auch im Platzbedarf etwa den üblichen metallischen Drehzapfenlagerungen
mit entlastetem Drehzapfen entspricht, ohne dabei jedoch die gattungseigenen Vorteile
einzubüßen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die beiden Außenbüchsen der
Gummi-Metall-Blöcke und der Außenring
der Hilfsführung mit dem Drehgestellrahmen sowie die beiden Innenbüchsen der Gummi-Metall-Blöcke
und der Innenring der Hilfsführung mit dem Drehzapfen formschlüssig und lösbar verbunden
sind, wobei zwischen den beiden Innenbüchsen sowie dem Innenring einerseits und
dem Drehzapfen andererseits eine Büchse vorgesehen ist.
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Durch diese Maßnahmen sowie die weiteren in den Unteransprüchen gekennzeichneten
Maßnahmen wird jedoch nicht nur eine vorteilhafte Lösung der Erfindungsaufgabe gewährleistet.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Drehzapfenlagerung ist
darin zu sehen, daß infolge ihres geringen Platzbedarfes metallische Drehzapfenlagerungen
ohne größere Umbauten ersetzt werden können, zumal die seitlichen Sicherungsorgane
für gummigelagerte Drehzapfen nicht mehr notwendig sind. Die Herstellung ist wesentlich
vereinfacht, da die Herstellungstoleranzen nicht mehr so eng sind. Ein Verdrehen
der Außen- bzw. Innenbüchsen der Gummi-Metall-Blöcke sowie der Ringe der Hilfsführung
gegenüber dem aufnehmenden Teil kann nicht mehr eintreten, so daß sowohl der Innen-
wie auch der Außenring der Hilfsführung mit ebenen bzw. schwach balligen Auflagen
versehen werden kann, wodurch ebenfalls eine Herstellungsvereinfachung eintritt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt A b b. 1 eine Drehzapfenlagerung in einem lotrechten, in Fahrtrichtung
liegenden Längsmittelschnitt, A b b. 2 die Drehzapfenlagerung in einem lotrechten,
quer zur Fahrtrichtung liegenden Längsmittelschnitt und A b b. 3 die Drehzapfenlagerung
in einem Querschnitt längs der Linie III-111 in A b b. 1 und 2.
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Die Drehzapfenlagerung gemäß den A b b. 1 bis 3 besteht im wesentlichen
aus einem an dem in den Zeichnungen nicht dargestellten Wagenkasten befestigten
Drehzapfen 1 mit einer Büchse 2, zwei voneinander im Abstand befindlichen ringförmigen
Gummi-Metall-Blöcken 3 und 4, einer zwischen diesen angeordneten Hilfsführung 5
und einem am Drehgestellrahmen 6 angebrachten Gehäuse 7.
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Der Drehzapfen 1 ist an seinem unteren, im Drehgestellrahmen
6 liegenden Ende zylindrisch ausgebildet. Anschließend an den zylindrischen
Teil ist der Drehzapfen 1 kegelförmig verdickt und mit einem Ringflansch
8 versehen, an den sich zum Wagenkasten hin der mit diesem fest und undrehbar
verbundene Teil anschließt. Der Drehzapfen 1 ist mit einer koaxialen Bohrung
9 ausgeführt, deren unteres Ende mit einem Gewinde versehen ist. In das Gewinde
ist ein mit einem auf der unteren Stirnfläche des Drehzapfens 1 aufliegenden
Flansch 10 versehener hohler Gewindebolzen 11 eingeschraubt, der mit seinem
freien, aus einem glatten zylindrischen und einem Gewindeteil bestehenden Ende aus
dem Drehzapfen 1 herausragt.
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Auf dem zylindrischen Teil des Drehzapfens 1 ist die Büchse
2 vorgesehen, deren nach dem Hauptrahmen zu gerichtetes oberes Ende innen
entsprechend dem kegeligen Teil des Drehzapfens 1 ausgedreht ist und deren freies
oberes Ende am Außenmantel mit einem nach außen gerichteten Ringbund 12 versehen
ist. Das untere Ende der Büchse 2 weist einen nach innen gerichteten Flansch 13
auf, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Gewindedurchmesser der Bohrung
9 des unteren Endes des Drehzapfens 1 ist. Der Flansch 13 ist mit zwei diametral
gegenüberliegenden achsparallelen Bohrungen versehen, denen sowohl im Flansch 10
des Gewindebolzens 11 wie auch in der angrenzenden Stirnfläche des Drehzapfens 1
zwei gleichartige und gleichachsige Bohrungen zugeordnet sind. In den jeweils fluchtenden
Bohrungen der Flansche 13 und 10 von Büchse 2 und Gewindebolzen
11 sowie des Stirnendes des Drehzapfens 1 ist je ein Sicherungsstift, eine
Sicherungsbüchse 14 od. dgl. vorgesehen, so daß zwischen dem Drehzapfen 1, der Büchse
2 und dem Gewindebolzen 11 eine feste, formschlüssige Verbindung besteht.
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Der Außenmantel der Büchse 2 ist wie deren Innenmantel zylindrisch
ausgebildet und dient zur Aufnahme der Gummi-Metall-Blöcke 3 und
4 und der Hilfsführung 5. Jeder Gummi-Metall-Block 3 bzw. 4 besteht aus einer
zylindrischen Außenbüchse 15, einer ebenfalls zylindrischen Innenbüchse 16 sowie
einem zwischen diesen einvulkanisierten oder eingepreßten Gummiring 17, der zur
Erhöhung der Drucksteifigkeit mit einem oder mehreren einvulkanisierten koaxialen
Zwischenringen 18 aus Metall versehen sein kann.
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Die Innenbüchse 16 des oberen Gummi-Metall-Blockes 3 ist an ihrem
dem Wagenkasten zugewandten Ende und die Innenbüchse 16 des unteren Gummi-Metall-Blockes
4 an ihrem unteren Ende mit einem nach außen gerichteten Ringbund
19 versehen, der jeweils zur axialen Fixierung des zugehörigen Gummiringes
17 dient.
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Zwischen den beiden Innenbüchsen 16 ist auf der Büchse 2 noch
der Innenring 20 der Hilfsführung 5 vorgesehen, dessen Dicke etwa der Dicke
der Ringbunde 19 entspricht, so daß der Innenring 20 der Hilfsführung
5 gleichzeitig zur Fixierung der Gummiringe 17 dient.
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Die untere Innenbüchse 16 ist an ihrem unteren freien Ende mit einem
nach innen gerichteten Flansch 21 versehen, der ebenso wie der Flansch
13
der Büchse 2 ausgebildet und in gleicher Weise wie diese durch die
beiden Sicherungsstifte bzw. -büchsen 14 od. dgl. formschlüssig mit dem Drehzapfen
1
verbunden ist.
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Auf dem Gewindebolzen 11 ist eine sicherbare Bundmutter 22 vorgesehen,
die über eine Scheibe 23 auf den Flansch 21 der Innenbüchse 16 des
unteren Gummi-Metall-Blockes 4 drückt, so daß diese über den Innenring 20 und die
zweite Innenbüchse 16 gegen den Ringbund 12 der Büchse 2 abgestützt
ist, deren unterer Flansch 13 dadurch gegen den Flansch 10 des Gewindebolzens
11 und damit gegen den Drehzapfen 1 gepreßt wird, wodurch sämtliche Teile fest in
ihrer Lage gehalten werden.
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Die Außenbüchsen 15 der beiden Gummi-Metall-Blöcke 3 und 4 sind in
analoger Weise wie die Innenbüchsen 16 an den außenliegenden Enden mit nach innen
gerichteten Bunden 24 zur Fixierung der Gummiringe 17 versehen. Die weitere Fixierung
der Gummiringe 17 wird von dem mit entsprechender Dicke ausgeführten, zwischen den
beiden Außenbüchsen 15 liegenden Außenring 25 der Hilfsführung
5 vorgenommen. Die Außenbüchsen 15 und der Außenring 25 sind in der
zylindrischen Innenbohrung des Gehäuses 7 angeordnet. Die obere
Außenbüchse
15 stützt sich gegen eine Schulter 26 des Gehäuses 7 ab, während die untere Außenbüchse
15 an seinem freien Ende mit einem nach außen gerichteten Ringflansch 27 ausgeführt
ist. Der Ringflansch 27 ist mittels Schrauben 28 an der Stirnfläche des Gehäuses
7 befestigt, wobei zur Herstellung einer einfachen, formschlüssigen Verbindung wie
bei der Verbindung zwischen dem Flansch 21 der unteren Innenbüchse 16 und dem Drehzapfen
1 mindestens zwei achsparallele Sicherungsbüchsen 29 od. dgl. vorgesehen sind.
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Um auch für die Außenbüchse 15 und die Innenbüchse 16 des oberen Gummi-Metall-Blockes
3 sowie den Außenring 25 und den Innenring 20 der Hilfsführung 5 eine formschlüssige
Verbindung mit den zugeordneten Fahrzeugteilen zu gewährleisten, sind sämtliche
Büchsen 15 und 16 an ihren einander zugewandten Stirnflächen vorzugsweise an gegenüberliegenden
Stellen jeweils mit mindestens einem, vorzugsweise jedoch mit zwei diametral gegenüberliegenden
Fortsätzen 30 versehen, die in entsprechenden Ausnehmungen, beispielsweise in Längsnuten
31 der Ringe 20 und 25 der Hilfsführung 5, eingreifen.
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Das Gehäuse 7 ist zum Befestigen am Drehgestellrahmen 6 mit einem
Außenflansch 32 versehen, der mit dem Drehgestellrahmen 6 z. B. über Paßbolzen 33
oder Schweißnähte formschlüssig verbunden ist. Zur Versteifung ist das Gehäuse 7
mit mehreren längslaufenden Radialrippen 34 versehen. Das Gehäuse 7 ist am hauptrahmenseitigen
Ende mit einem kegelig verjüngten Kragen 35 versehen, auf dessen Außenmantel ein
entsprechender Ring 36 aufliegt, der mit einem am Ringflansch 8 des Drehzapfens
1 angebrachten Faltenbalg 37 verbunden ist, so daß ohne Schraubverbindung ein dichter
Abschluß des Gehäuses 7 nach oben hin erzielt wird. Nach unten hin ist das Gehäuse
7 mittels einer auf dem Ringflansch 27 der unteren Außenbüchse 15 befestigten Kappe
38, z. B. aus Blech, Gummi od. dgl., abgeschlossen, die gleichzeitig zur Sicherung
der Sicherungsbüchsen 29 dient.
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Die zwischen dem Ringflansch 27 der unteren Außenbüchse 15
und der Bundmutter 22 vorgesehene Scheibe 23 ist vorteilhaft mit einem Durchmesser
ausgeführt, der größer ist als der Innendurchmesser des Bundes 24 der unteren Außenbüchse
15, so daß auch beim Anheben des Wagenkastens ohne Lösen der Bundmutter 22 keine
Zerstörung der Gummi-Metall-Blöcke 3 und 4 eintreten kann.
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Der Innenmantel des Außenringes 25 der Hilfsführung 5 und der Außenmantel
ihres Innenringes 20 weisen zwischen sich ein vorbestimmtes Spiel a bzw.
b auf, das vorzugsweise in Fahrtrichtung X
kleiner ist als in Querrichtung
Y. Der Außenmantel des Innenringes 20 ist achteckig ausgebildet, wobei an den in
Fahrtrichtung und den quer dazu liegenden lotrechten Flächen Auflagen 39, beispielsweise
aus Manganhartstahl, mit leicht balliger Oberfläche fest angebracht sind. Jeder
Auflage des Innenringes 20 ist fest am Innenmantel des Außenringes 25, der ebenfalls
etwa achteckig ausgeführt ist, eine etwas breitere und höhere Auflage 40 aus dem
gleichen Werkstoff zugeordnet. Die Ringe 20 und 25 und die Auflagen 39 und 40 der
Hilfsführung 5 sind so bemessen, daß die Hilfsführung 5 nur bei sehr großen Beanspruchungen
zum Mittragen kommt, während sonst nur die Gummi-Metall-Blöcke 3 und 4 die Kräfte
übertragen. Durch die unterschiedliche Ausbildung des Querspieles a und des
Längsspieles b der Hilfsführung 5 wird die Wirkung einer querelastischen
Drehzapfenführung erzielt.
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Die Ansprüche 2 bis 10 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung
mit dem Anspruch 1.