Schienenfahrzeug mit mindestens einem Drehgestell. Die Erfindung betrifft Schienenfahrzeuge mit Drehgestellen, wie Lokomotiven, Trieb wagen, Strassenbahnwagen und sonstige Wagen, bei denen die Räder der Drehgestelle entweder angetrieben oder gebremst sind und ermöglicht, die durch Kippmomente hervor gerufenen ungleichen Belastungen der einzel nen Achsen jede.-, Drehgestelles bzw. die durch diese Belastungsunterschiede hervor gerufenen Unzukömmlichkeiten teilweise zu vermeiden.
Fig. 1 zeigt für ein bekanntes Fahrzeug, Fig. 2 für das neue Fahrzeug je ein Schema für die auftretenden Kräfte und Momente, während die Fig. 3-6 schematisch Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung in teilweiser Darstellung zeigen.
Auf den Radsätzen 1, 2, 3 und 4 (Fig. 1 und 2) ruhen die Drehgestelle D, welche die Wiegebalken W tragen. Auf den beiden Wiegebalken W ist der Fahrzeugkasten K ge lagert. Der Radstand der Drehgestelle hat die Grösse 1, der Drehzapfenabstand des Fahr zeuges hat die Länge L.
Bei der Ausbildung des Wiegebalkens im Drehgestell nach Fig. 1 liegt der Angriffs punkt M, der von der Zughakenkraft Z her rührenden Teilzugkräfte ZI und 7,11 am Dreh gestell in der Höhe h2 über Sehienenober- kante. Bei der Ausbildung des Drehgestelles nach Fig. 2 liegt der Angriffspunkt M sehr tief. Sein Abstand von Schienenoberkante h, beträgt nur einen Bruchteil des Abstandes des Angriffspunktes .'!Z von der Schienenober kante in Fig. 1.
Bei allen Schienenfahrzeugen ein und desselben Bahnsystems, ist die Höhe h, des Angriffspunktes der Zugkraft Z (Fig. 1) über Sehienenoberkante eine gegebene, prak tisch unveränderliche Grösse. Zugkräfte und Adhäsionskräfte fallen somit nicht in eine Wirkungslinie, so dass ein Kippmoment Z. hl auftritt, dem das Moment
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entgegen wirkt und das die im Ruhezustand oder unter gewissen Betriebsbedingungen gleich grossen, auf die Drehgestelle wirkenden Teillasten QI,
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um den Betrag 4q verändert.
Hier bei ist Q = Q, + Qir;
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Ist nun, wie üblich, der Angriffspunkt 1I der Drehgestelle am Wagenkasten hochlie gend, etwa in der Wirkungslinie der Zug kraft Z (Fig. 1), so treten auch. auf die Dreh gestelle einwirkende Kippmomente auf, die die Achsdrücke der einzelnen Achsen jedes Drehgestelles um den Betrag $q verändern. Diesen Momenten von der Grösse Z,. h., bzw.
Zri. h., wobei Z, und Zn .die auf die einzelnen Drehgestelle entfallenden Teilzugkräfte be- \deuten, wird durch die Momente
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bzw.
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entgegengewirkt. Z, verhält sich dein- nach zu Zu so, wie QI zu QII. Hierbei gelten die Bedingungen: Z = ZI + ZII; ZI = Z,. + Z:,; Z" = Z,; + Z, Es ergibt sich somit, dass alle vier Achsen eines Triebfahrzeuges nach Fig. 1 verschie dene Achsdrücke aufweisen, wobei den ein zelnen Achsen folgende Achsdrücke zukom men
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Hierbei ist dq eine Funktion von Z und be stimmt sich zu
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während 8q" als Funktion von ZI bzw.
Z" sich aus der Be ziehung
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mit n = I bzw. II er gibt. Hieraus ergibt sich unmittelbar, dass die Achsdruckänderungen innerhalb der Dreh gestelle eine Funktion von h, sind und um so kleiner werden, je kleiner h, ist. Es ist jedoch nicht möglich, sie völlig zum Verschwinden zu bringen, weil die hierfür erforderliche Voraussetzung h. = 0 aus praktischen Grün den nicht erfüllt werden kann.
Für die Grösse der übertragbaren Zug- und Bremskräfte ist zur Vermeidung des ge fährlichen Schleuderns bzw. Gleitens der Rä der der kleinste vorkommende Achsdruck massgebend, also der der führenden Achse des vorlaufenden Drehgestelles, welcher bei den vorkommenden grossen Achsdruckunterschie den verhältnismässig klein sein kann. Bei der Bremsung treten ähnliche Verhältnisse auf, indem z. B. beim alleinfahrenden Triebwagen die im Schwerpunkt angreifende Massenkraft des Fahrzeuges ein Moment P. h, hervorruft, durch welches die führende Achse des vor laufenden Drehgestelles belastet wird u. s. f.
Zweck der Erfindung ist nun, den stören den Einfluss der in den einzelnen Drehgestel len auftretenden Momente auszuschalten, indem durch geeignete Massnahmen die von den Teilzugkräften herrührenden Momente herabgesetzt werden. Es sind zwar Drehgestelle bekannt, bei denen zum gleichen Zweck der Angriffspunkt 3I der Zugkraft tief liegt.
Dies wurde durch Anordnung eines ungewöhnlich langen Dreh zapfens erreicht, der jedoch in ungünstiger Weise auf Biegung beansprucht ist, oder durch die Anordnung von ausserhalb des Drehgestelles herabgezogenen Seitenstützen des Wagenkastens, die unterhalb des Dreh gestellrahmens oder durch das Drehgestell hindurch mittels eines Querbalkens verbun den sind, welcher sich .auf eine am Dreh gestell angeordnete und mit dem Drehgestell sich drehende Wiege abstützt. Beide Lösun gen befriedigen nicht.
Die Erfindung besteht darin, dass bei Schienenfahrzeugen mit mindestens einem Drehgestell mit angetriebenen oder ge bremsten Achsen der Wiegebalken des Dreh gestelles mittels seitlicher Wangen mit dem Drehgestellrahmen so verbunden ist, dass die Verbindungsorgane an den Wangen in Punk ten angreifen, die die Schienenoberkante um höchstens 12o% der Achshöhe überhöhen. Hierbei ist es zweckmässig, die Wirkungslinie der angreifenden Längskräfte möglichst nahe an die Schienenoberkante heranzubringen, um den für den Achsdruckunterschied inner halb der einzelnen Drehgestelle massgebenden Kraftarm h, (Fug. 2) möglichst kleinzuhalten.
Der Wiegebalken ist in der Fahrtrichtung mit Vorteil so breit ausgebildet, dass der hori zontale Abstand der am Fahrzeugrahmen gleitenden Auflagerbacken des Wagenkastens von der horizontalen Querachse des Wiege balkens auf beiden Seiten so gross ist, dass ein Kippen des Wiegebalkens, hervorgerufen durch Zugkräfte, mit Sicherheit vermieden wird, wozu die Bedingung
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erfüllt sein muss, wobei die Grösse Q",;
" die kleinste im Betrieb auftretende Belastung eines Drehgestelles bedeutet, und Z",d, die grösste im Betrieb an einem Drehgestell auf- tretende Zugkraft darstellt, die aus Sicher heitsgründen (ruckweises Anfahren, Schleu- dern mit nachfolgendem Sandstreuen) mit Zmax = Z = ZI + ZII angenommen werden soll, welche Voraussetzung bei Fahrzeugen mit nur einem Triebdrehgestell auf jeden Fall zutrifft (das zweite Drehgestell ist in diesem Fall ein Laufdrehgestell).
Bei der Bestimmung der Grösse von QI ist, besonders bei für Schnellbahnverkehr be stimmten Fahrzeugen, auch die von im Schwerpunkt des Fahrzeuges an-,reifenden Beschleunigttngs- bzw. Verzögerungskräften herrührende Entlastung des vor- bzw. nach laufenden Drehgestelles zu überprüfen und gegebenenfalls zu berücksichtigen.
In dem Ausführungsbeispiel laut Fig. 3 befindet sich der Angriffspunkt 11 genau in der durch die Radachsen des Drehgestelles bestimmten Ebene.
Der Wagenkasten K liegt auf dem Wiege balken W mit den vier Gleitplatten C (Fig. 3 und 4) auf, welche sich im Abstand b (Fig. 2 und 3) von der horizontalen Mittelachse des Wiegebalkens befinden. In den Fig. 3 bis 6 bedeuten ferner<B>A</B> den Drehzapfen, h, dessen wirksame Länge bei Biegungsbeanspruchun gen und h" den für die Bestimmung des hori zontalen Abstandes b der Gleitbacken G von der quer zur Fahrtrichtung liegenden Wie genachse massgebenden Kraftarm.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher :die Wiege W gelenkig mit dem Waagebalken U verbunden ist.. Dieser wird mittels der Zugstangen H, welche die Auflager T durchsetzen, am. Dreh gestellrahmen aufgehängt, wobei die Zug stangen vorzugsweise schräg angeordnet sind. Die Zugstangen werden in geeigneter Weise, etwa durch Spiralfedern, Gummilagerungen J oder andere an sich bekannte Federorgane ab gefedert.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher die Wiege auf Blattfedern F ab gestützt ist, welche ihrerseits mittels der Zug stangen II am Drehgestellrahmen gelenkig aufgehängt sind. Auch hier können die Zug stangen, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5, schräg gestellt sein. Bei beiden Aus führungsformen können zur besseren Ü'ber- tragung der Längskräfte Lenker E angeord net sein, welche vorteilhaft möglichst tief an Wange und Drehgestell angreifen.