Drehgestell-Schienenfahrzeug
Ausgehend von den Forderungen, welche an moderne schnellfahrende Schienenfahrzeuge gestellt wer den, nämlich:
1. Gewährleistung der Entgleisungssicherheit und der Betriebssicherheit,
2. niedrige Beanspruchung von Oberbau, Fahrzeug und Transportgut,
3. hoher Fahrkomfort bei Personenfahrzeugen, und
4. möglichst geringer Wartungsaufwand, sind folgende technische Funktionen einzuhalten bzw.
anzustreben:
1. Eine relativ lose Koppelung zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Drehgestellrahmen, insbesondere im Bereich der Mittellage,
2. gleichbleibende, durch Stösse, Schienenverwindungen, Antriebs- und Bremskräfte möglichst wenig beeinflusste Raddrücke und
3. Verwendung unempfindlicher oder ausreichender Schutz empfindlicher Bauelemente bezüglich äusserer Einflüsse.
Alle bekannten Drehgestelle erfüllen diese Forderungen nur zum Teil.
Bei der erfindungsgemässen Lösung wird ein Drehgestell-Schienenfahrzeug vorausgesetzt, das mit Führungs-, Federungs- und Dämpfungselementen für vertikale und seitliche Federbewegungen zwischen Drehgestellrahmen und Fahrzeugkasten und mit mindestens zwei am Drehgestellrahmen fest oder federnd gelagerten Rad-Achsen, die aus einer Achswelle und fest auf ihr sitzenden Rädern mit kegeligen Laufflächen bestehen, ausgerüstet ist.
Beansprucht wird die Kombination folgender Merkmale: a) ein verwindungsweicher Gelenkrahmen, b) Federmittel zur gleichzeitigen Aufnahme der vertikalen und der seitlichen Federbewegungen zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Drehgestellrahmen, c) zusätzliche Federstützen mit gesamthaft progressiver Federcharakteristik zur Erzeugung starker Rückstellkräfte bei grosser Auslenkung, d) Schwingungsdämpfer für die seitlichen Federbewegungen zwischen Fahrzeugkasten und Drehgestellrahmen, welche so gesteuert sind, dass die Dämpfung beim
Ausschwingen aus der Mittellage gar nicht oder nur schwach, beim Rücklauf gegen die Mittellage zu jedoch stark wirksam wird,
e) seitlich angeordnete Tragelemente zum praktisch reibungsfreien Drehen bei der Übertragung der vertika len Kräfte vom Fahrzeugkasten über die Federmittel auf den Drehgestellrahmen und f) Vorrichtung zur Übertragung der Längskräfte zwischen Drehgestellrahmen und Wagenkasten ohne Rückstellkräfte und bezüglich der Drehung um die Hochachse sowie der Federbewegungen in seitlicher und in vertikaler Richtung mit praktisch verschwindenden Reibungskräften.
Die unter c), d) und f) genannten Elemente können dabei in einem zentral angeordneten, dichten Kasten angeordnet sein, welcher zum Teil durch tragende Teile des Drehgestellrahmens gebildet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Drehgestell für Schienenfahrzeuge in Seitenansicht,
Fig. 2 das Drehgestell nach Fig. 1 im Grundriss,
Fig. 3 das Drehgestell im Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 2, und Fig. 4 im Längsschnitt durch die Drehzapfenpartie entlang der Linie B-B in Fig.2.
Ein Drebgestellrahmen 1 besteht aus dem einen Längsträger 2 und einem im Grundriss ungefähr T-förmigen Teil 3, welcher seinerseits einen zweiten Längsträger 4 mit einer damit fest verbundenen zentralen Querverbindung 5 umfasst. Die beiden Hauptteile 2, 3 sind durch ein wartungsfrei ausgeführtes Gelenk 6 untereinander beweglich verbunden. An den Enden der beiden Längsträger 2 und 4 sind in Achsbüchsen 7 Radsätze 8 gelagert.
Die Achsbüchsen 7 können dabei durch zusätzliche Federn (nicht dargestellt) gegenüber dem Rahmen 1 abgefedert sein. Ein Fahrzeugkasten 12 stützt sich über seitliche Tragrollen 9 auf obere Federteller 10 und über Flexicoil-Federn 11 auf den Drehgestellrahmen 1 ab.
Eine weitere Kraftverbindung zwischen dem Fahrzeugkasten 12 und dem Drehgestellrahmen 1 erfolgt über einen zentral angeordneten Drehzapfen 13 mit seinem um die Hochachse drehbaren und in der vertikalen Richtung verschiebbaren inneren Gelenk 14, einem in Bezug auf die Neig- und Wankbewegung beweglichen äusseren, kugeligen Lager 15 und einem Führungs-Schlitten 16.
Dieser ist durch leichtgängige Führungen gegenüber der Querverbindung 5 des Drehgestellrahmens so geführt, dass er nur seitliche Bewegungen ausführen kann.
Vertikale Stösse werden durch die Flexicoil- oder Schraubenfedem 11 aufgenommen, denen vertikale Schwingungsdämpfer zugeordnet werden. Die seitlichen Stösse werden sowohl von den Schraubenfedern 11 als auch von den Federstützen 17 aufgenommen. Die Federstützen 17 sind so ausgelegt, dass sie im Bereich der statischen Mittellage keine, bei zunehmender Auslenkung nach beiden Seiten eine stark progressiv anwachsende Rückstellkraft ergeben. Querdämpfer 18 werden so gesteuert, dass sie als Rücklaufbremsen wirken, also bei auslenkender Bewegung eine schwache, beim Rücklauf gegen die Mittellage hin jedoch eine starke Dämpfungskraft ergeben.
Damit wird eine vollständige Beherrschung der seitlichen Bewegungen erzielt, nämlich eine in der Gegend der Mittellage schwache, nach aussen stark ansteigende Federrückstellkraft und eine nur in gewissen, beabsichtigten Bewegungsphasen wirkende Schwingungsdämpfung mit möglichst geringer, unkontrollierter Reibung. In bezug auf die Drehbewegung um die Hochachse wird durch die seitliche Rollenabstützung 9 und die hochwertige, reibungsarme Drehlagerung 14, 15 am Drehzapfen 13 der Auslenkwiderstand möglichst klein gehalten und ein Rückdrehmoment vollständig vermieden.
Die Verringerung des Wartungsaufwandes und die Unempfindlichkeit gegenüber Staub, Schmutz, Flugschnee und anderen äusseren Einflüssen sowie gegen das Austreten von Schmiermitteln oder Dämpfungsflüssigkeit wird durch die folgenden Massnahmen erzielt:
Die in den seitlichen Trag- oder Abstützrollen 9 befindlichen Wälzlager oder hochwertigen, reibungsarmen Gleitlager können durch bekannte Wellendichtungen mit Sicherheit abgeschlossen werden. Die zur Aufnahme der vertikalen und seitlichen Federbewegungen vorgesehenen Schraubenfedern 11 und wartungsfrei, beispielsweise als Gummilager, ausgeführten Gelenke 6 des Drehgestellrahmen sind völlig unempfindlich in bezug auf die in Frage kommenden äusseren Einflüsse.
Die Elemente, die einzeln weniger leicht gegen die genannten äusseren Einflüsse gesichert werden können, nämlich die Drehzapfenlagerung 14, 15 der Führungsschlitten 16, der Querdampfer 18 und die zusätzlichen Federstützen 17 sind gemeinsam in einem vollständig geschlossenen, zentral angeordneten Kasten 19 untergebracht, wobei die beweglich in diesen Kasten 19 eingreifenden Teile, wie der Drehzapfenschaft 20, beispielsweise mit Gummibälgen 21 vollständig abgedichtet werden. Dadurch wird wirksam verhindert, dass Fremdkörper, wie Schmutz, Staub, Flugschnee oder dgl. eindringen können. Auch wird dadurch vermieden, dass überflüssiges Schmiermittel aus den Lagern oder Dämpfungsflüssigkeit aus leck gewordenen Dämpfern austreten und die Fahrbahn verschmutzen kann.
Der dichte Kasten 19 ist so ausgebildet, dass die Längs- und Querträgerteile des Drehgestellrahmenteils 4 als Seitenteile des Kastens 19 benützt werden, der mit einem oberen und einem unteren Deckel dicht verschlossen wird.
Beim Gelenkrahmen 3 soll es sich um ein verwindungsweiches Element handeln, dessen Verwindungswiderstand höchstens gemessen als Verwindungsmoment im Bereich von 20 kp.m pro Verdrehwinkelgrad beträgt.