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Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebfahrzeug, insbesondere Eisenbahn-Hochgeschwindigkeits-Triebfahrzeug, mit zumindest einem, auf Radachsen federnd gelagertem Drehgestellrahmen und einem auf diesem federnd gelagerten Wagenkasten, wobei an dem Drehgestellrahmen eine Motoreinheit in Nähe eines Radsatzes aufgehängt und über eine Kupplung mit dem Radsatz antriebsverbunden ist.
Ein Triebfahrzeug dieser Art geht beispielsweise aus der EP 0 589 864 B1 der Anmelderin hervor. Bei dieser bekannten Konstruktion ist eine Motor-Getriebe-Einheit innerhalb eines geschlossenen Rahmens angeordnet. Dabei ist die Motoreinheit in einem Punkt an einen Mittel-Querträger um eine Horizontalachse verschwenkbar angelenkt und an einem Kopf-Querträger mit Hilfe von zwei im wesentlichen vertikal verlaufenden Blattfedern an zwei weiteren Punkten aufgehängt. Die Blattebene einer Feder verläuft dabei im wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung, die Blattebene der zweiten Feder hingegen schräg zur Fahrtrichtung. Ein hydraulischer Dämpfer ist zwischen der Motoreinheit und dem Kopf-Querträger vorgesehen. Die Motor-Getriebe-Einheit wirkt dabei auch als Tilger für Schwingungen des Drehgestellrahmens um dessen Hochachse.
Verschiedene Varianten dieses Konzepts hinsichtlich der Anordnung und Lage des Dämpfers und der Federn sind in der EP 0 589 866 B1 der Anmelderin gezeigt.
Die Federung von Eisenbahnfahrzeugen, insbesondere Triebfahrzeugen, erfolgt bekanntlich zweistufig, wobei eine erste Federung (= Primärfederstufe) zwischen Radsatz und Drehgestellrahmen und eine zweite Federung (= Sekundärfederstufe) zwischen Drehgestellrahmen und Wagenkasten erfolgt. Es ist bekannt, dass bei Hochgeschwindigkeitszügen die Abstimmung der Primärfederstufe besonders kritisch ist, wenngleich die erreichbare Grenzgeschwindigkeit natürlich von der Gesamtheit Primär- und Sekundärfederstufe abhängt. Generell ist man bemüht, das Trägheitsmoment des Drehgestellrahmens um seine Hochachse so weit als möglich zu verringern.
Wenn man versucht, die geschlossene Rahmenbauweise des Drehgestells mit Kopfträgern, die beispielsweise in dem oben genannten Dokument beschrieben ist, zu verlassen, um das Trägheitsmoment zu verringern, ergeben sich Probleme mit der Aufhängung der Motoreinheit, die sich bis zu gewissen Geschwindigkeiten, z. B. bis 200 km/h, gegebenenfalls starr mit dem Drehgestellrahmen verbinden lässt, die jedoch bei noch höheren Geschwindigkeiten elastisch und gedämpft an dem Drehgestellrahmen befestigt sein muss. Da sonst ein zu grosses, nicht mehr beherrschbares Trägheitsmoment vorliegt. Dies wird verständlich, wenn man bedenkt, dass die Anregungsenergie für Schwingungen des Drehgestells mit dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit steigt.
Eine Dreipunktaufhängung der Motoreinheit geht auch aus der DE 28 22 992 A1 als bekannt hervor, wobei elektromechanisch oder hydraulisch umschaltbare Kupplungselemente zwischen Fahrzeugrahmen und Drehgestellrahmen bzw. zwischen Drehgestellrahmen und Motoreinheit vorgesehen sind, die abhängig davon geschaltet werden, ob das Fahrzeug auf geradem oder gebogenem Gleis fährt. Die Lösung ist entsprechend aufwendig und benötigt zusätzliche, entsprechend verlässliche Steuergeräte.
Eine andere Aufhängung eines Fahrmotors, nämlich über vier parallele Lenker mit einer Dämpfung und Abfederung durch Federdämpferglieder geht aus der DE 26 57 442 A1 als bekannt hervor.
Die EP 0 444 016 A2 zeigt ein Triebdrehgestell mit einer Motoreinheit, die im vorderen Drehgestellbereich um ein Gelenk schwenkbar ist, und im hinteren Bereich an zwei Blattfedern aufgehängt ist, vertikal verlaufen. Dieses bekannte Triebdrehgestell besitzt einen geschlossenen Rahmen, und das genannte Gelenk sitzt auf einem vorderen und/oder hinteren Querträger des Rahmens.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Triebfahrzeug zu schaffen, bei welchem die Aufhängung der Motoreinheit eine optimale Abfederung auch bei offenem Rahmen und bei hohen Geschwindigkeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Triebfahrzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss die Motoreinheit ausschliesslich an Blattfedern aufgehängt ist und zumindest drei Blattfedern vorgesehen sind, deren Blattebenen im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel zueinander verlaufen.
Dank der Erfindung ergibt sich eine sehr einfache und doch wirkungsvolle Konstruktion, die eine gefederte Aufhängung der auch als Schwingungstilger dienenden Motoreinheit ermöglicht. Die Konstruktion nach der Erfindung ist überdies praktisch wartungsfrei und kann nicht zu Fehlfunktionen führen, da keine externen Steuerungen notwendig sind.
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Bei einer besonders für offene Rahmen geeigneten Variante sind alle Blattfedern an einer Seite der Motoreinheit, nämlich bezüglich der Fahrtrichtung davor oder dahinter angeordnet.
Eine den Verhältnissen der üblichen Drehgestellrahmen sehr gut angepasste Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, dass je zwei übereinander angeordnete Blattfedern links und rechts der Motoreinheit vorgesehen sind.
Um einfacher eine kleinere Quersteifigkeit zu erreichen, ist es zweckmässig, wenn jede Blattfeder aus Federlamellen besteht. Dabei empfiehlt es sich, wenn die Federlamellen aneinander liegen, wobei sie eine das Gleiten erleichternde Beschichtung besitzen. Zur Erzielung eines Abstandes zwischen den Federlamellen sind zweckmässigerweise an den Enden jeder Blattfeder Abstandshalter zwischen den Federlamellen angeordnet. Eine andere, Schmutzablagerungen vermeidende Variante sieht vor, dass der Raum zwischen den Federlamellen mit einem Elastomer gefüllt ist.
Zweckmässig ist es, wenn zwischen Motoreinheit und Drehgestellrahmen zumindest ein Dämpfungsglied zur Dämpfung von Bewegungen der Motoreinheit quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist, da sich über ein solches Dämpfungsglied die Abstimmung der Dämpfung eindeutig vorgeben lässt.
Falls zumindest ein Anschlag für die Bewegung der Motoreinheit quer zur Fahrtrichtung vorgesehen ist, wird in einfacher Weise den unterschiedlichen Anforderungen zwischen Fahrten auf geraden Gleisen mit hoher Geschwindigkeit und Fahrten auf gebogenen Gleisen mit entsprechend geringerer Geschwindigkeit entsprochen. Dabei ergibt sich eine konstruktiv einfache Lösung, falls in dem Dämpfungsglied zumindest ein Anschlag integriert ist.
Zweckmässige Ausgestaltungen zeichnen sich weiters dadurch aus, dass die Motoreinheit neben einer Radachse angeordnet ist oder die Motoreinheit koaxial zur Radachse, diese umgebend, angeordnet ist.
Im Hinblick auf ein möglichst geringes Trägheitsmoment um die Hochachse ist es empfehlenswert, falls der Drehgestellrahmen als nach vorne und/oder hinten offener Rahmen mit zumindest einem Querträger ausgebildet ist, und die Motoreinheit an diesem Querträger mittels der Blattfedern aufgehängt ist.
Im Sinne einer besonders kompakten Bauart ist es ratsam, wenn die Blattfedern von ihren Befestigungen an dem Drehgestellrahmen zu ihren Befestigungen an der Motoreinheit schräg von oben nach unten verlaufen.
Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen
Fig. 1 in teilweiser schematischer Seitenansicht einen Drehgestellrahmen nach der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführung nach Fig.1, Fig.3 eine Seitenansicht einer bei der Erfindung verwendbaren Blattfeder und Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-VI der Fig.3.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 erkennt man einen Teil eines Drehgestellrahmens 1, dessen Rahmen zwei seitliche Längsträger 2,3 aufweist, welche über einen Querträger 4 miteinander verbunden sind. Der Querträger 4 ist als gekröpfter Rohrträger ausgebildet.
Antriebsräder 5,6 sind mit ihrer Radachse 7 an den Längsträgern 2,3 gelagert. Bei dieser Ausführungsform wird ein achsreitendes Getriebe 8 verwendet, das über eine Kupplung 9 mit einer Motoreinheit 10 auf Antrieb verbunden ist.
Von dem Mittelabschnitt des Querträgers 4 stehen insgesamt vier Konsolen 11,12,13 und 14 ab, von welchen die Konsolen 11 und 12 in Fig. 1 und die Konsolen 11 und 13 in Fig. 2 ersichtlich sind. Die Konsole 14 ist in Fig. 1 durch die Konsole 12 und in Fig. 2 durch die Konsole 13 verdeckt.
Die Bezugszeichen der jeweils verdeckten Konsolen sind in der Zeichnung in Klammern gesetzt.
Die Motoreinheit 10 ist über vier Blattfedern 15,16,17 und 18 und über die genannten Konsolen 11 bis 14 an dem Querträger 4 aufgehängt. In Fig. 1 sind die Blattfedern 17 und 18, in Fig. 2 die Blattfedern 16 und 18 durch jeweils davor bzw. darüber liegende Blattfedern verdeckt und ihre Bezugszeichen sind dementsprechend in Klammern gesetzt.
Die Ebenen aller vier Blattfedern 15 bis 18 verlaufen im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel zueinander. Bei der dargestellten Ausführungsform verlaufen weiters sämtliche vier Blattfedern von ihren Befestigungen an dem Drehgestellrahmen 1 schräg von oben nach unten zu ihren Befestigungen an der Motoreinheit 10.
Wie aus Fig.3 und 4 im Detail hervorgeht, sind alle vier Blattfedern, hier die Blattfeder 15, unter Zuhilfenahme von Klemmstücken 19,20 und Schraubbolzen 21 an ihren Enden fest eingespannt
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bzw. mit den Konsolen 11bis 14 bzw. der Motoreinheit 10 verspannt. Dabei besteht jede Blattfeder 15 aus einzelnen Federlamellen 22, die an ihren Enden durch zwischenliegende Abstandshalter 23 in Abstand voneinander gehalten sind. Auf diese Weise kann man eine geringere Quersteifigkeit bei sonst genügender Festigkeit erreichen, ohne dass die Auslenkung quer zur Fahrtrichtung im Sinne eines sogenannten S-Schlages beeinträchtigt wäre. Um Verschmutzungen zu vermeiden, kann der Raum zwischen den Federlamellen mit einem Elastomer gefüllt sein.
Alternativ kann ein solches aus einzelnen Federlamellen gebildetes Federpaket auch ohne Abstandshalter realisiert werden, falls man bei aneinander liegenden Federlamellen diese mit einer das Gleiten aneinander erleichternden Beschichtung, z B. aus PTFE versieht.
Es ist insbesondere aus Fig.2 einleuchtend, dass die Motoreinheit 10 auf Grund der besonderen Aufhängung quer zur Fahrtrichtung bereits durch relativ geringe Kräfte leicht versetzbar ist, wogegen sie in Fahrtrichtung und vertikal relativ steif aufgehängt ist. Die hier im Sinne einer Schwingungstilgung für den Drehgestellrahmen durchaus erwünschten Querschwingungen der Motoreinheit 10 werden durch ein oder mehrere Dämpfungsglieder bedämpft. Die dargestellte Ausführung weist hierzu einen hydraulischen Stossdämpfer 24 (Fig. 2) auf, der mit seinem einen Ende an einem Flansch 25 des Querträgers 4 und mit seinem anderen Ende an einem Flansch 26 der Motoreinheit 10 angelenkt ist.
In Kurvenfahrten muss die Fahrgeschwindigkeit naturgemäss stark herabgesetzt werden. Dennoch sind die auf die Motoreinheit 10 wirkenden Fliehkräfte so stark, dass die daraus resultierende Versetzung der Motoreinheit 10 durch eigene Anschläge definiert begrenzt werden soll. Solche Anschläge 27, die aus Fig.2 ersichtlich sind, hemmen natürlich die Querschwingungen der Motoreinheit 10, doch ist dies ohne Bedeutung, da die genannten Querschwingungen nur bei hohen Geschwindigkeiten auftreten und bedämpft werden sollen. Die genannten Anschläge können auch vorteilhafterweise in dem Dämpfungsglied 24 integriert sein. Mit 28 ist in Fig. 1 der schematisch gezeigte Wagenkasten bezeichnet.
Bei der gezeigten Ausführungsform besteht die Motoreinheit 10 nur aus dem Motor, getrennt durch die Kupplung 9 von dem achsfesten Getriebe 8. Die Erfindung umfasst jedoch auch Ausführungen, bei welchen das Getriebe mit dem Motor eine starre Einheit bildet, sodass der Begriff "Motoreinheit" im Sinne der vorliegenden Erfindung auch den Begriff "Motor-Getnebe-Einheit" umfassen soll. Weiters sollen auch Ausführungen erfasst sein, bei welchen die Motoreinheit 10 an anderer Stelle angeordnet ist, z. B. koaxial zur Achse 7, diese umgebend und auch ohne eigenes Getriebe.
Die gezeigte Ausführungsform weist zur Aufhängung der Motoreinheit 10 vier Blattfedern auf, doch sollte es klar sein, dass die Aufhängung auch an drei Blattfedern erfolgen könnte, z. B. an zwei seitlichen und einer oberhalb der Motoreinheit 10 angeordneten Blattfeder. Andererseits könnten auch mehr als vier Blattfedern verwendet werden. Lage und Anzahl der Blattfedern werden vor allem von dem jeweiligen konstruktiven Aufbau, insbesondere des Drehgestellrahmens, abhängen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Triebfahrzeug, insbesondere Eisenbahn-Hochgeschwindigkeits-Triebfahrzeug, mit zumin- dest einem, auf Radachsen federnd gelagertem Drehgestellrahmen und einem auf diesem federnd gelagerten Wagenkasten, wobei an dem Drehgestellrahmen eine Motoreinheit in
Nähe eines Radsatzes aufgehängt und über eine Kupplung mit dem Radsatz antriebsver- bunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoreinheit (10) ausschliesslich an Blatt- federn (15bis18) aufgehängt ist und zumindest drei Blattfedern vorgesehen sind, deren
Blattebenen im wesentlichen senkrecht, parallel zur Fahrtrichtung und parallel zueinander verlaufen.