AT505871B1 - Fünfachsiges laufwerk für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Abstract

Verkoppelung von zwei Teildrehgestellen (6, 7) eines fünfachsigen Laufwerkes für einen Niederflurwagen des Eisenbahnverkehrs durch ein beidseitig gelenkig an die beiden Teildrehgestelle (6, 7) angeschlossenes Koppelelement (18), dessen Wirkungslinie im Grundriss schräg verläuft und damit ein bogenrichtiges Verschwenken der Teildrehgestelle (6, 7) sowie eine Stabilisierung des Fahrzeuglaufes bei hohen Geschwindigkeiten bewirkt.

Description

österreichisches Patentamt AT505 871 B1 2010-12-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein fünfachsiges Laufwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere für einen Niederflurwaggon zum Transport von Lastkraftwagen des Straßenverkehrs, bestehend aus zwei mittels einem Längsträger gelenkig verbundenen Teildrehgestellen, wobei das zweiachsige Teildrehgestell eine erste und zweite Achse und das dreiachsige Teildrehgestell eine dritte, vierte und fünfte Achse aufweisen, welche jeweils beidseitig außerhalb der Radebene in je einem Radlager drehbar gelagert sind.

[0002] Niederflurwagen mit einer Ladehöhe von 410 mm über Schienenoberkante werden seit vielen Jahren beschafft, um unter Einhaltung der üblichen Lademaßbegrenzungen Transporte von Lastkraftwagen des Straßengüterverkehrs auf der Bahn („Rollende Landstraße") durchführen zu können. Die geringe Bauhöhe der Fahrzeuge lässt nur sehr geringe Raddurchmesser von 360/380 mm zu, die aufgrund der sehr kleinen Berührungsfläche Rad/Schiene nur Achslasten bis 7,5 t zu tragen erlauben. Die in Frage stehenden Gewichte der Fahrzeuge und der verladenen LKW erzwingen damit die Verwendung von mehrachsigen Laufwerken, wobei achtach-sige Laufwerke für eine Zuladung von 42 t und zehnachsige Laufwerke für eine Zuladung von 561 verwendet werden.

[0003] Die in Verwendung befindlichen zehnachsigen Niederflurwagen nach der EP 371 498 A1 weisen pro Wagenende jeweils ein Laufwerk mit fünf Achsen auf, welches aus zwei Teilgestellen besteht, wobei ein zweiachsiges Teildrehgestell an der dem Wagenende näheren Seite, und ein dreiachsiges Teildrehgestell an der der Wagenmitte zugewandten Seite angeordnet ist. Die beiden Teildrehgestelle sind mittels eines Längsträgers verbunden, welcher sich mit seinem einen Ende am zweiachsigen Teildrehgestell mittig zwischen den beiden Achsen und mit seinem anderen Ende zwischen der vierten und fünften Achse des dreiachsigen Teildrehgestells gelagert ist. In der Mitte des Längsträgers wird die Wagenwanne seitlich geführt.

[0004] Dieser Mechanismus hat die Aufgabe der Sicherstellung der geometrischen seitlichen Zuordnung. Die Vertikalkräfte werden seitlich außerhalb der Wagenwanne übertragen. Die beiden, jedem Teildrehgestell zugeordneten Blattfeder-Paare sind miteinander über Ausgleichshebel verbunden und stellen damit den Lastausgleich zwischen den Federn bzw. Achsen sicher. Zusatzfedern tragen Reibungsklötze, welche für eine Dämpfung der Drehbewegung sorgen sollen.

[0005] Die Teildrehgestelle sind im Grundriss nicht verbunden und reagieren auf äußere Anregung individuell. Durch den kleinen Achsabstand von 1 x 700 mm im zweiachsigen Teildrehgestell und 2 x 700 mm im dreiachsigen Teildrehgestell ist die Konstruktion schlingerempfindlich. Dies wurde im praktischen Betrieb wiederholt beobachtet.

[0006] Zudem ergeben sich übergroße seitliche Führungskräfte im engen Gleisbogen durch die unzureichende Selbststeuerung der Räder. Als Folge dieser Gegebenheiten ergeben sich sehr große Anlaufwinkel an der Außenschiene durch eine Einstellung der Teildrehgestelle gegen den Krümmungssinn des Gleisbogens und damit eine Kraftschlussbeanspruchung bis in die Nähe der Entgleisungsgrenze.

[0007] Es wurden Konstruktionen für die Verbindung von zwei Achsen eines Drehgestelles in Form von „Kreuzankern" bekannt, welche die diagonal gegenüberliegenden Achslager starr verbinden und damit bei Bogenfahrt eine weitgehend bogenradiale Stellung der Achsen erreichen. Eine Lösung dieser Art stellt auch die in der DE 40 34 221 A1 gezeigte Konstruktion dar. Für symmetrische Laufwerke, wie hier z.B. mit zwei Teildrehgestellen mit je zwei Achsen, ist dies eine Möglichkeit zur Verbesserung des Laufverhaltens im Gleisbogen und zur Verbesserung der Laufstabilität. Ebenso handelt es sich bei der in der AT 412 716 B geoffenbarten Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Teildrehgestellen um ein symmetrisches Fahrwerk mit zwei Teildrehgestellen mit je zwei Achsen.

[0008] Aufgrund einer Analyse der Bewegungsmöglichkeiten wird eine Verbindung mit einer quer angeordneten Stange im Raum zwischen den beiden Teildrehgestellen nicht weiter verfolgt. Die Untersuchung der Einstellung des Laufwerkes im Bogen zeigt nämlich, dass bei Fahrt 1/4 österreichisches Patentamt AT505 871 B1 2010-12-15 in Richtung des zweiachsigen Teildrehgestells aufgrund der Unsymmetrie des Laufwerkes ein Abschwenken des vorlaufenden zweiachsigen Teildrehgestells über seine nachlaufende Achse erfolgt, was mit sehr großen Führungskräften am Außenrad der zweiten Achse verbunden ist.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, für ein fünfachsiges Laufwerk, bestehend aus einem zweiachsigen und einem dreiachsigen Teildrehgestell, ein günstiges Laufverhalten im engen Gleisbogen mit möglichst geringen Spurführungskräften und ebenso eine Fahrt bei hohen Geschwindigkeiten ohne Schlingererscheinungen zu erreichen.

[0010] Die gestellte Aufgabe wird für das unsymmetrische Laufwerk erfindungsgemäß, dadurch gelöst, dass die beiden Teildrehgestelle an ihren einander zugewandten Seiten mittels eines Koppelelementes gelenkig miteinander verbunden sind, wobei die Wirkungslinie dieses Koppelelementes durch einen Halbierungspunkt, welcher etwa mittig zwischen den aufeinanderfolgenden Radlagern der zweiten und dritten Achse und einem Punkt, welcher auf der Fahrwerksachse zwischen der dritten und vierten Achse liegt, verläuft.

[0011] Zur Beruhigung der beiden Teildrehgestelle bei höheren Geschwindigkeiten und gleichzeitig zur Verbesserung der Fahrt durch enge Gleisbogen wird eine Querkopplung zwischen den Teildrehgestellen vorgesehen, welche die folgenden Kriterien zu erfüllen hat: [0012] - gegenseitige Abstützung der Teildrehgestelle durch eine gelenkige, starre (d.h. ohne

Federelemente ausgeführte) Verbindung in der Horizontalebene [0013] - keine Behinderung der Beweglichkeit der Teildrehgestelle in horizontaler und vertikaler

Richtung und [0014] - Verträglichkeit mit der vorhandenen Kinematik.

[0015] Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

[0016] Bei einer (starren) Verbindung des zweiachsigen Teildrehgestelles 6 mit dem Drehzapfen 10 des dreiachsigen Teildrehgestelles 7 mit den hinteren Ecken des zweiachsigen Teildrehgestelles 6 schwenkt letzteres bei Bogenfahrt in die vom Gleis vorgegebene Richtung (im Dampflokomotivbau war diese Anordnung als „Bissel-Achse“ bekannt).

[0017] Da diese Verbindung wegen der gegebenen Raumverhältnisse aus Platzgründen nicht realisierbar ist wird eine gelenkige Verbindung entlang einer Verbindungslinie (Wirkungslinie eines Koppelelementes 18) durch die Punkte 15 und 16, aber nur zwischen den entsprechenden Ecken der beiden Teildrehgestelle 6, 7 ausgebildet. Bei festem Abstand der Drehpunkte 9, 10 des Längsträgers 8 auf den beiden Teildrehgestellen 6, 7 genügt eine einseitige Verbindung mit einem einzigen Koppelelement 18 für eine zwängungsfreie Schwenkbewegung. Dabei kommt der Halbierungspunkt 12 des Koppelelementes 18 etwa mittig auf der Verbindungslinie der beiden Radlager 13, 14 zu liegen, womit der Mechanismus in einfacher Weise auf eine fluchtende Grundeinstellung justierbar ist. Im Übrigen sucht sich ein derartiges System bei kleinen Abweichungen die neutrale Lage selbsttätig, auch wenn die Grundeinstellung geringfügig fehlerhaft ist.

[0018] Für eine ebenfalls bekannte Ausführung von Niederflurwaggons, bei welchen der Längsträger 8 beidseitig längsverschieblich in den Drehpunkten 9 und 10 mit den Teildrehgestellen 6 bzw.7 verbunden ist, wird die geometrische Korrektheit durch die symmetrische Anordnung von zwei Koppelelementen 18 hergestellt.

[0019] Bei Fahrt in Richtung zur Achse 1, d.h. zum zweiachsigen Teildrehgestell 6 hin, legen sich die führenden Außenräder beider Teildrehgestelle 6, 7 an die Außenschiene und die durch den geringen Anlaufwinkel ebenfalls geringen Führungskräfte teilen sich entsprechend auf. Bei der Fahrt in Richtung zur Achse 5, d.h. zum dreiachsigen Teildrehgestell 7 hin, läuft lediglich die Achse 5 an der Außenschiene, wobei das gesamte dreiachsige Teildrehgestell 7 das nachlaufende zweiachsige Teildrehgestell 6 steuert. Dieses wird durch das (oder die) Koppelelemente 18 geführt, wodurch die Achsen 1 und 2 die üblichen Bogenradien ohne Spurkranzanlauf durchfahren.

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT505 871 B1 2010-12-15 [0020] Die Untersuchung der Kräfteverhältnisse legt nahe, den fiktiven Schnittpunkt der Wirkungslinie des Koppelelementes 18 mit der Längsachse des Laufwerkes nicht in den Drehpunkt 10 zu legen, da dies die bereits hohen Richtkräfte am führenden Rad 5 zusätzlich erhöhen würde. Ein Abrücken des Schnittpunktes zu einer Position 15 zwischen dritter und vierter Achse 3, 4 führt dagegen zu günstigen Verhältnissen, sowohl für die geometrische Einstellung wie auch für die Kräftewirkungen. [0021] Prinzipiell weisen gekoppelte Laufwerke einen für die Laufstabilität wichtigen Aspekt auf, nämlich die Dämpfung der Bewegungen eines Teiles durch den anderen Teil durch die aktivierte Reibung der Räder auf den Schienen. Im gegenständlichen Fall kann eine weitere, besondere Dämpfung durch die Anordnung eines Dämpfungselementes (durch Reibung oder hydraulische Wirkung) an der der Verbindung der Teildrehgestelle 6, 7 gegenüber liegenden Seite hergestellt werden. Dabei ist zu beachten, dass der Dämpfer in Richtung der größten Bewegungsamplitude angeordnet sein soll, also möglichst senkrecht zur erwähnten Wirkungslinie des Koppelelementes 18. Patentansprüche 1. Fünfachsiges Laufwerk für ein Schienenfahrzeug, insbesondere einen Niederflurwaggon zum Transport von Lastkraftwagen des Straßenverkehrs, bestehend aus zwei mit einem Längsträger (8) gelenkig verbundenen Teildrehgestellen (6, 7), wobei das zweiachsige Teildrehgestell (6) eine erste (1) und zweite Achse (2) und das dreiachsige Teildrehgestell eine dritte (3), vierte (4) und fünfte Achse (5) aufweisen, welche jeweils beidseitig außerhalb der Radebene in je einem Radlager drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teildrehgestelle (6, 7) an ihren einander zugewandten Seiten mittels eines Koppelelementes (18) gelenkig miteinander verbunden sind, wobei die Wirkungslinie dieses Koppelelementes (18) durch einen Flalbierungspunkt (12), welcher etwa mittig zwischen den aufeinanderfolgenden Radlagern (13, 14) der zweiten (2) und dritten Achse (3) und einem Punkt (15), welcher auf der Fahrwerksachse zwischen der dritten (3) und vierten Achse (4) liegt, verläuft.
2. 2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch zur Fahrwerklängsachse ein zweites Koppelelement angeordnet ist.
3. 3. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Koppelelement (18) gegenüber liegenden Fahrzeugseite ein die beiden Teildrehgestelle (6, 7) verbindendes Dämpfungselement angeordnet ist, dessen Längsachse etwa senkrecht zur ideellen, zur Fahrwerksachse symmetrischen Wirkungslinie des Koppelelements (18) verläuft. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4