DE670151C

DE670151C - Cushioning against lateral deflections on rail vehicles

Info

Publication number: DE670151C
Application number: DEW98953D
Authority: DE
Original assignee: Waggonfabrik Uerdingen AG
Current assignee: Waggonfabrik Uerdingen AG
Priority date: 1936-06-21
Filing date: 1936-06-21
Publication date: 1939-01-12

Description

Gegenüber seitwärts zur Gleisrichtung gerichteten Kräften und Bewegungen, die aus Seitenstößen im geraden und gekrümmten Gleis und von den Bewegungen der Radsätze infolge der Form der Radreifen herrühren, sieht man an Schienenfahrzeugen oft eine besondere Seitenfederung vor. Diese sind mit Federn oder " Pendeln ausgebildet und besitzen im allgemeinen Rückstellkräfte, die dem Maß der seitliehen Bewegung der abgefederten Masse verhältnisgleich sind. Es ist weiter bekannt, zur Abdämpfung und Aufzehrung der Kraftimpulse zwischen dem Wiegenquerträger eines Drehgestells und dem Wagenkasten neben reibungsfreien Federn stoßdämpfende Mittel, wie Reibflächen, die unter einem durch Federn regelbaren Druck aufeinandergleiten, anzuordnen. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die zum Auslenken erforderliche Kraft immer abhängig ist von diesem Reibwiderstand, was insofern ungünstig ist, als sich hierdurch Schüttelschwingungen einstellen. Bei dieser Wiegenlagerung wird der Wagenkasten durch besondere, lotrecht angeordnete Schraubenfedern getragen, die an einem Ende auf Gleitstücken gelagert sind, um auf diese Weise dem Seitenausschlag des Wiegebalkens Rechnung zu tragen.Opposite forces and movements that are directed sideways to the track direction Side impacts in straight and curved tracks and from the movements of the wheelsets arise due to the shape of the wheel tires, one often sees a special one on rail vehicles Side suspension in front. These are designed with springs or "pendulums" and generally have Restoring forces that are proportionate to the degree of lateral movement of the sprung mass are. It is also known to dampen and absorb the force pulses between the cradle cross member Bogie and the car body in addition to frictionless springs shock-absorbing means, such as To arrange friction surfaces that slide on each other under a pressure that can be regulated by springs. This design has the disadvantage that the force required to deflect is always dependent on this frictional resistance, which is unfavorable in that this causes shaking vibrations. With this cradle storage, the car body supported by special, vertically arranged coil springs, which at one end are mounted on sliding pieces to reduce the lateral deflection of the weighing beam To take into account.

Ferner ist der Vorschlag gemacht worden, den Wiegebalken nur auf reibungsfreien. Federn zu lagern und diese Federn einseitig mittels eines Reibgelenks am Drehgestellrahmen oder am Wiegenquerträger anzulenken. Der mit dieser Ausführung zu erwartende Wagenlauf genügt jedoch noch nicht allen Anforderungen, da infolge der gleichmäßig ansteigenden Federkennlinie die Widerstände der Feder stets vcrhältnisgleich zum Federweg sind. Stärkeren Kräften wird daher durch die reine Wiegenfederung kein genügender Widerstand geboten, so daß zusätzliche, stets hart arbeitende Anschläge in Form· von Reibungspuffern notwendig sind, um Sicherheit gegen Überschreiten der Ausschlaggrenze zu haben.Furthermore, the suggestion has been made that the weighing beam should only be frictionless. feathers to store and these springs on one side by means of a friction joint on the bogie frame or to be linked to the cradle cross member. The carriage run to be expected with this version does not yet meet all requirements, however, because of the evenly increasing Spring characteristic the resistances of the spring are always proportional to the spring travel. The pure cradle suspension does not provide sufficient resistance to stronger forces required, so that additional, always hard-working stops in the form of friction buffers are necessary to have security against exceeding the deflection limit.

Demgegenüber strebt die Erfindung eine Abfederung gegen seitliche Ausschläge bei Schienenfahrzeugen an, die bei kleinen Ausschlägen aus der Mittellage nur verhältnismäßig geringe Rückstellkräfte, "bei größeren und größten Ausschlägen mit der gleichen Federgruppe eine Steigerung der Rückstellkräfte ergibt. Die Kennlinie einer derartigen Federung muß so verlaufen, daß der Federwiderstand und damit die Rückstellkraft stärker anwachsen als die Seitenausschläge, das sind die Federwege in Horizontalrichtung. Gemäß der Erfindung wird eine Abfederung gegen seitliche Ausschläge an Schienenfahrzeugen mit den erwähnten Eigenschaften bei zwischen den Radachsen und dem Fahrzeugrahmen lotrecht angeordneten Schraubenfedern dadurch erreicht, daß der Federteller eines Federendes in Seitenrichtung gelenkig gegenüber dem Widerlagerkörper angeordnet, aber in der freien Gelenkbewegung gehemmt ist. Um schnelleres Ansteigen des Widerstandes der Schraubenfeder im Verhältnis zum Seitenausschlag zu erreichen, wird ein Anschlag vorgesehen, der die Gelenkbewegung des Federtellers starr begrenzt oder ihr einen steigenden Widerstand entgegensetzt. Zu letzterem Zweck ist der Anschlag selbst als FederIn contrast, the invention seeks to cushion against lateral deflections Rail vehicles, which are only relatively small in the case of small deflections from the central position low restoring forces, "with larger and largest deflections with the same Spring group results in an increase in the restoring forces. The characteristic of such a The suspension must run in such a way that the spring resistance and thus the restoring force are stronger increase as the side deflections, that is the spring deflection in the horizontal direction. According to the invention, there is a cushioning against lateral deflections on rail vehicles with the properties mentioned at between the wheel axles and the vehicle frame vertically arranged coil springs achieved in that the spring plate one spring end articulated in the lateral direction opposite the abutment body, but is inhibited in the free joint movement. To increase the resistance more quickly of the coil spring in relation to the side deflection becomes a stop provided that rigidly limits the articulation of the spring plate or you one opposed increasing resistance. For the latter purpose, the stop itself acts as a spring

ausgebildet. Hierzu kann eine reibuiigs freie Feder oder auch eine Reibungsfeder dienen Die einseitig gelenkige Lagerung der Schraubenfedern kann dadurch erreicht werden, sditß der Teller eines Federendes mittels igit Schneide seitengelenkig gestaltet ist undTzwischen ihm und dem Widerlagerkörper ein die Schneide umgebender Gummiring vorgesehen ist. Unter Umständen kann die Schneidenlagerung ganz zum Fortfall kommen, so daß zur Herbeiführung" der Seitengelenkigkeit in Verbindung mit dem Anschlag ein Gummikörper dient.educated. For this purpose, a frictionless free Spring or a friction spring are used. The unilaterally articulated mounting of the coil springs can be achieved by sditß the plate of a spring end using igit The cutting edge is designed to be hinge-jointed and between it and the abutment body Edge surrounding rubber ring is provided. Under certain circumstances, the cutting edge bearing come to a complete cessation, so that to induce "the lateral articulation in A rubber body is used to connect to the stop.

Eine weitere Möglichkeit, den gewünschten Verlauf der Seitenfederung zu erreichen, besteht darin, daß man an der Seite der gelenkigen Lagerung der Schraubenfedern den Federteller als Abwälzkörper ausbildet und diesen in einer ortsfesten Pfanne lagert, wodurch der Abstützpunkt an diesem Federende wandert. Gegebenenfalls kann bei der Anwendung des Abwälzkörpers in diese seitengelenkige Lagerung eine Gummieinlage vorgesehen werden. Es ist allerdings notwendig, bei dieser Ausführung die mit dem Äbwälzkörper ausgerüstete Schraubenfeder durch das Fahrzeuggewicht zu belasten oder die Feder vorzuspannen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird man überhaupt allgemein die Schraubenfedern nicht nur für die Seitenfederung anordnen, sondern sie gleichzeitig zum Tragen des Wagenkastens mitbenutzen.Another way to achieve the desired course of the side suspension, is that one on the side of the articulated mounting of the coil springs Forms spring plate as a rolling body and stores this in a stationary pan, whereby the support point at this spring end moves. If necessary, in the application of the rolling element is provided with a rubber insert in this laterally hinged bearing will. It is, however, necessary to use the rolling element with this version equipped coil spring to be loaded by the weight of the vehicle or the spring to pretension. For the sake of convenience, the coil springs are generally used not only arrange for the side suspension, but also for carrying it of the car body.

An Hand der Zeichnung werden der Erfindungsgedanke, die zur Lösung führenden Wege sowie die Mittel der Lösung beschrieben. With the help of the drawing, the idea of the invention that leads to the solution Ways as well as the means of the solution are described.

Die in den Abb. 1 und den weiteren Abbildungen dargestellte Feder / ist eine zylindrische Schraubenfeder, die zwischen dem Wagenuntergestell u und dem Wagenkasten m oder bei Drehgestellfahrzeugen, für welche die Erfindung in erster Linie in Betracht kommt, zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wiegenquerträger oder auch dem Wa-. genkasten selbst eingebaut ist. Eine vertikale Belastung P kann, aber braucht bei den ersten Beispielen nicht vorhanden zu sein. Die Feder / ist in Abb. 1 an ihrem oberen Ende mit dem Federteller t in Seitenrichtung gelenkig gelagert. Wird eine derartig einseitig gelenkig gelagerte Schraubenfeder F seitlich gerichteten Kräften ausgesetzt und dabei eine Seitenverschiebung beispielsweise um das Maß s bewirkt, so ergibt sich eine horizontal wirkende Rückstellkraft R, die den Wagenkasten in in die Ruhelage zurückbringt. Die Größe der Rückstellkraft/? ist abhängig von der Seitenverschiebung s.The spring / shown in Fig. 1 and the other figures is a cylindrical helical spring between the car frame u and the car body m or, in the case of bogie vehicles, for which the invention is primarily concerned, between the bogie frame and the cradle cross member or also the Wa-. gene box itself is built in. A vertical load P can, but does not have to be present in the first examples. The spring / is articulated in Fig. 1 at its upper end with the spring plate t in the lateral direction. If a such a one-sided hinged coil spring F subjected to laterally directed forces, while lateral displacement, for example, s effected by the amount, so there is a horizontal restoring force R which returns the car body in the rest position. The size of the restoring force /? depends on the side shift s.

In dem in Abb. 3 dargestellten Kraftwegdiagramm stellt die Federkennlinie O—.—A das Verhältnis der Seitenverschiebung s zur Rückstellkraft/? für eine Feder/" nach Abb. 1 dar. Diese Federkennlinie 0—-.—A verläuft verhältnisgleich zum Ausschlags und zur Rückstell-"kraft/?; sie ist eine schwach ansteigende Ge-■·" fide. Bei dieser einseitig gelenkig gelagerten Feder F bildet bei einer Seiteuverschiebungs die Mittellinie λ; der Feder/⁷ eine einseitig gekrümmte Kurve je'. In the force path diagram shown in Fig. 3, the spring characteristic O —.— A represents the ratio of the lateral displacement s to the restoring force /? for a spring / "according to Fig. 1. This spring characteristic curve 0 —-.— A runs in proportion to the deflection and the restoring force / ?; it is a gently rising fide. With this spring F, which is hinged on one side, the center line λ forms a curve which is curved ^{on one side when the spring / 7 is shifted sideways.}

Die in Abb. 2 dargestellte Feder/ ist beiderseits fest gelagert. Auch hier ist bei Seitenverschiebungen s das Kraftwegdiagramm eine Gerade O-.-A' (Abb. 3). Die Rückstellkraft R ist entsprechend der großen Neigung der Geraden O-.-A', also bei beiderseits fest eingespannten Federn, weitaus größer als bei einseitig gelenkig gelagerten Federn /. Die Federmittellinie x' ist eine Kurve mit einem Wendepunkt W, der bei einer zylindrischen Schraubenfeder in der Mitte zwischen den beiden Einspannungsebenen der Federenden liegt.The spring / shown in Fig. 2 is firmly mounted on both sides. Here, too, the force path diagram for lateral shifts s is a straight line O -.- A ' (Fig. 3). The restoring force R is, corresponding to the great inclination of the straight line O -.- A ', that is, in the case of springs firmly clamped on both sides, far greater than in the case of springs / springs articulated on one side. The spring center line x ' is a curve with an inflection point W which, in the case of a cylindrical helical spring, lies in the middle between the two clamping planes of the spring ends.

Gemäß Abb. 4 ist die Feder/-wie in Abb. 1 mit ihrem oberen Federteller t seitlich gelenkig gelagert, so daß sich bei einsetzender Seitenverschiebung s der Federteller i in seiner Schneidenlagerung bewegt. Diese Gelenkbewegung ist so lange möglich, bis die Seitenverschiebung S₁ erreicht ist, bei der der Federteller t um den Winkel α geschwenkt ist und nunmehr an einem Anschlag A, der am Wagenkasten m befestigt ist, anliegt. Ein weiteres Schwenken des Federtellers t ist nicht möglich, so daß sich auf diese Weise ein zuerst allmähliches und nach Anlage an dem Anschlag A bei weiterer Seitenverschiebung ein steileres Ansteigen der Federkennlinie, etwa entsprechend dem· Linienzuge O—.—B in Abb. 3, ergibt. Die Federmittellinie x' ist daher bei einer Seitenverschiebung S₁ einseitig, aber sonst gleichmäßig gekrümmt.According to Fig. 4, the spring / -as in Fig. 1 with its upper spring plate t is mounted in a laterally articulated manner, so that when the lateral displacement s begins, the spring plate i moves in its knife-edge bearing. This joint movement is possible until the side shift S _{1 is} reached, in which the spring plate t is pivoted through the angle α and now rests against a stop A, which is attached to the car body m. A further pivoting of the spring plate t is not possible, so that in this way an initially gradual and after contact with the stop A with further lateral displacement a steeper rise in the spring characteristic, roughly corresponding to the line O-B in Fig. 3, results. The spring center line x ' is therefore unilaterally curved when there is a lateral shift S ₁ , but otherwise uniformly.

In Abb. 5 ist die Seitenverschiebung der Feder / über das Maß S₁ hinaus um den Weg A₁S weitergetrieben, während die Verdrehung α des Federtellers t zum¹ Stillstand gekommen ist. Hierbei hat sich in der Mittellinie x' der Feder/ ein WendepunktW ausgebildet, der um- so mehr zur Mitte zwischen den beiden Auflagerebenen hinstrebt, je größer das Verhältnis /\s:s_t ist. Mit der Verlagerung des Wendepunktes W in der Federmittellinie x' nach der Mitte zu wachsen die Rückstellkräfte R der Feder.In Fig. 5, the lateral displacement of the spring / over the level S ₁ addition to the path A driven further ₁ S, during the rotation α of the spring plate ¹ to standstill t has come. A turning point W has formed in the center line x 'of the spring /, which tends towards the center between the two support planes the greater the ratio / \ s: s _t . With the shift of the turning point W in the spring center line x ' towards the middle, the restoring forces R of the spring increase.

Der genaue Verlauf der Federkennlinie O—.—B hängt ferner ab von der Ausbildung des Anschlages A. Ersetzt man den in den Abb. 4 und S dargestellten starren Anschlag A durch ein elastisches Glied, beispielsweise, durch eine seitlich angebrachte kleine Schraubenfeder/, wie in Abb. 6 dargestellt, so werden die Rückstellkräfte/? in dem Maße verstärkt ansteigen, wie durch die EinwirkungThe exact course of the spring characteristic O-B also depends on the design of the stop A. If the rigid stop A shown in Figs shown in Fig. 6, the restoring forces /? increase to the extent that it increases as a result of the action

dieser Feder / die Verdrehung α des Feder-this spring / the twist α of the spring

. tellers t behindert wird. Hierbei kann das elastische Glied/ vom Beginn der Seitenverschiebung s an wirken oder auch erst nach Zurücklegung eines bestimmten Weges S₁ zur Wirkung kommen.. plate t is hindered. Here, the elastic member / can act from the beginning of the lateral shift s or can only come into effect _{after a certain distance S 1 has been covered.}

Im Fahrzeugbau ist es erwünscht, daß· die Rückstellkräfte R der Feder F bei der Auslenkung aus der Ruhelage in gewissem ίο Grade größer als bei dem Rückgang zur Ruhelage hin sind, mit dem Zweck, die Beschleunigungen seitlicher Bewegungen zu vermindern und Schwingungen zu dämpfen. In Verbindung mit dem Erfindungsgedarikeii läßt sich eine Verminderung der Rückstellkräfte dadurch erreichen, daß man das die Verdrehung α des Federtellers t behindernde elastische Glied mit einer Dämpfung oder Reibung versieht, beispielsweise die Feder/ als Ringfeder oder den Anschlag als Gummipolster d ausbildet, wie in Abb. 8 dargestellt. In diesem Falle verringert die Wirkungsweise des Gummipolsters d ■ die Rückstellkräfte R beim· Rückweg gegenüber den Kräften, die beim Ausschlag aus der Mittelstellung wirken. Der ungefähre Verlauf der Rückstellkräfte/? ergibt sich aus der in Abb. 7 eingetragenen Federkennlinie O—.—B—.—O. Durch die Verformung des Gummiblocks d ergeben sich innere Reibungen im· Gummi und äußere Reibungen auf den Lagerungsflächen, wodurch Kraftverzehr bewirkt wird.In vehicle construction, it is desirable that the restoring forces R of the spring F when deflected from the rest position are to a certain degree greater than when they are returned to the rest position, with the aim of reducing the accelerations of lateral movements and damping vibrations. In connection with the inventive concept, the restoring forces can be reduced by providing the elastic member that hinders the rotation α of the spring plate t with damping or friction, for example the spring / as a ring spring or the stop as a rubber pad d , as shown in Fig 8 shown. In this case, the mode of action of the rubber pad d ■ reduces the restoring forces R on the return path compared to the forces that act when deflected from the central position. The approximate course of the restoring forces /? results from the spring characteristic O —.— B —.— O entered in Fig. 7. The deformation of the rubber block d results in internal friction in the rubber and external friction on the bearing surfaces, which causes power consumption.

Eine andere Möglichkeit, ein zusätzliches Moment auf den gelenkig gelagerten Federteller t derart auszuüben, daß die Rückstellkraft R ungleich schneller ansteigt, als der Seitenausschlags anwächst, besteht, wie in Abb. 9 dargestellt, bei gleichzeitig vorhandener senkrechter Belastung/³ oder einer sie ersetzenden Federvorspannung darin, daß der Federtelle t mit einer ortsfesten Abwälzfläche/i verbunden ist. Die Einflußlinie der Kraft/³ auf die Feder/⁷ verschiebt sich hierbei nicht im gleichen Maße wie der seitliche AusschlagS₁ der Massem, sondern, je nach der Ausbildung der Abwälzfläche k und ihrer Gegenfläche, mehr oder weniger. Auf den Federteller t werden also Momente ausgeübt, die im Sinne einer zunehmenden Erhärtung der Feder/⁷ bei seitlichen Ausschlägens wirken. Auch hierbei ist noch eine Zwischenschaltung elastischer Glieder, wie an Hand der Abb. 6 und 8 beschrieben, mit gleicher Beeinflussung wie dort möglich. Aus Abb¹. 9 ist an Hand der Federmittellinie x! erkennbar, daß auch in diesem· Falle die Mittellinie x' einen Wendepunkt W erhält, der sich mit der Vergrößerung des Ausschlages S₁-J-As zur Federmitte bewegt. Die Abwälzfläche k kann auch ideell dadurch erzeugt werden, daß bei- 6c spielsweise ein der Abb. 8 ähnliches Gummipolster d ohne die eingezeichnete Schneidenlagerung des Federtellers t benutzt wird. Durch das verschiedene Verhalten des Gummis d gegenüber den Zug- und Druckbeanspruchungen wird sich die Schwenkachse des Federtellers t ähnlich wie bei der Abwälz-"flächeÄ in Abb. 9 verschieben, und hierbei wird sich ein auf die Feder F wirkendes Moment ergeben, das einen Verlauf der Federkennlinie entsprechend O—.—B in Abb. 3 bewirkt. Another possibility of exerting an additional moment on the articulated spring plate t in such a way that the restoring force R increases much faster than the lateral deflection increases, is, as shown in Fig. 9, with a simultaneous vertical load / ³ or a spring preload that replaces it in that the spring point t is connected to a stationary rolling surface / i. The line of influence of the force / ³ on the spring / ⁷ does not shift to the same extent as the lateral deflection _{S 1 of} the masses, but more or less depending on the design of the rolling surface k and its counter surface. Moments are thus exerted on the spring plate t which act in the sense of an increasing hardening of the spring / ⁷ when it deflects to the side. Here, too, an interposition of elastic members, as described with reference to Figs. 6 and 8, is possible with the same influence as there. From Fig ¹ . 9 is on the basis of the spring center line x! It can be seen that in this case, too, the center line x ' receives a point of inflection W which moves towards the center of the spring as the deflection S _{1 -J-As increases.} The rolling surface k can also ideally be generated by using, for example, a rubber pad d similar to FIG. 8 without the cutting edge bearing of the spring plate t . Due to the different behavior of the rubber d compared to the tensile and compressive stresses, the pivot axis of the spring plate is t, similar to the hobbing "flächeÄ in Fig. Displace 9, and in this case a acting on the spring F torque is shown the course of a the spring characteristic according to O —.— B in Fig. 3 causes.

Claims

Patent claims:

1. Cushioning against lateral deflections on rail vehicles by means of helical springs arranged vertically between the wheel axles and the vehicle frame, characterized in that the spring plate (i) of one spring end is articulated in the lateral direction relative to the abutment body (m) , but is inhibited in the free movement of the gelerik, so that the resistance (R) of the spring arrangement against lateral deflections (S) increases faster than the latter itself.

2. cushioning against lateral rashes according to claim 1, characterized in that the articulation of the spring plate (t) by a rigid stop

* (A) is limited (Fig. 4 and 5).

3. cushioning against lateral rashes according to claim 1, characterized in that the articulation of the spring plate (t) by an elastic stop, spring (/), rubber body (d) o. The like. Is inhibited (Fig. 6 and 8).

4. cushioning against lateral deflections according to claim 3, characterized in that the stop (d) has a force-consuming effect.

5. cushioning against lateral rashes according to claims 1, 3 or 4, characterized in that the Federlog plate (t) of a spring end is hinged to the side by means of a cutting edge and between it (1) and the abutment body (m) a surrounding the cutting edge Rubber ring (d) is provided (Fig. 8).

6. cushioning against lateral rashes according to claim 1, characterized in that the articulated spring plate (t) is designed as a rolling element (Ji) mounted in a stationary pan (Fig. 9).

1 sheet of drawings