CH617135A5

CH617135A5 - Rail power unit

Info

Publication number: CH617135A5
Application number: CH271177A
Authority: CH
Inventors: William Alan Mortimer
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv
Priority date: 1976-03-05
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1980-05-14
Also published as: GB1574598A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienentriebfahrzeug mit einem Fahrzeugkasten und einem Drehgestell, welches einen so Teil des Kastengewichtes trägt und welches mindestens zwei Achsen enthält, von denen mindestens eine angetrieben ist. The invention relates to a rail locomotive with a vehicle body and a bogie which carries such a part of the box weight and which contains at least two axles, at least one of which is driven.

Es ist bekannt, das Drehgestell und den Fahrzeugkasten durch einen in der Drehgestellmitte angeordneten, die Zugkraft übertragenden Drehzapfen beweglich zu koppeln. Dabei 55 ist der über dem mittleren Bereich des Drehgestelles liegende Raum versperrt, und der Zugang zur Antriebseinrichtung oder zu anderen Bauteilen des Drehgestelles wird erschwert. It is known to couple the bogie and the vehicle body movably by means of a pivot arranged in the center of the bogie and transmitting the tensile force. The space above the central region of the bogie is blocked, and access to the drive device or to other components of the bogie is made more difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in dieser Hinsicht verbesserte Verbindung zwischen dem Drehgestell 60 und dem Fahrzeugkasten zu schaffen, welche zugleich eine stossarme Zugkraftübertragung gewährleistet. The invention has for its object to provide an improved connection in this respect between the bogie 60 and the vehicle body, which at the same time ensures low-impact traction transmission.

Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, According to the invention, this aim is achieved by

dass das Drehgestell mit dem Fahrzeugkasten zur Übertragung von Zug- und Bremskräften durch zwei in Längsrichtung 65 nachgiebige Verbindungen gekoppelt ist, von denen eine vor und eine hinter der Mitte des Drehgestell-Achsstandes angeordnet ist, wobei jede nachgiebige Verbindung mindestens einen nachgiebigen Bauteil enthält, welcher zwischen einem Teil des Drehgestellrahmens und einem starren Zugkraft-Übertragungselement angeordnet ist, welches einen Teil des Kastens bildet und welches vor bzw. hinter der Mitte des Drehgestell-Achsstandes angeordnet ist. that the bogie is coupled to the vehicle body for the transmission of tensile and braking forces by two flexible connections 65 in the longitudinal direction, one of which is arranged in front of and one behind the center of the bogie wheelbase, each flexible connection containing at least one flexible component, which is arranged between a part of the bogie frame and a rigid tensile force transmission element which forms part of the box and which is arranged in front of or behind the center of the bogie wheelbase.

Die beiden nachgiebigen Verbindungen sollten normalerweise so angeordnet sein, dass sie seitliche Bewegungen zwischen dem Zugkraft-Übertragungselement und dem damit zusammenwirkenden benachbarten Teil des Drehgestellrahmens zulassen. Dazu können, nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Längsrichtung nachgiebigen Verbindungen auch seitlich nachgiebig sein. The two resilient connections should normally be arranged to allow lateral movement between the traction transmission element and the cooperating adjacent part of the bogie frame. For this purpose, according to a preferred embodiment of the invention, the longitudinally flexible connections can also be laterally flexible.

Sofern beim Erfindungsgegenstand die nachgiebigen Verbindungen symmetrisch zur Drehgestellmitte angeordnet sind, kann sich das Drehgestell gegenüber dem Fahrzeugkasten um eine ideelle vertikale Achse verdrehen, welche im Zentrum des Drehgestelles liegt, zumindest, wenn keine reine Seitenkraft zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Drehgestell zu übertragen ist. Diese Anordnung ergibt normalerweise ein befriedigendes Verhalten des Drehgestelles, d.h. einen klëinen Anlaufwinkel, kleine Flanschkräfte und geringe Flanschabnützung, beim Durchfahren von Kurven. If the flexible connections in the subject matter of the invention are arranged symmetrically to the center of the bogie, the bogie can rotate relative to the vehicle body about an ideal vertical axis, which lies in the center of the bogie, at least if no pure lateral force is to be transmitted between the vehicle body and the bogie. This arrangement normally results in satisfactory bogie behavior, i.e. a small thrust angle, small flange forces and low flange wear when cornering.

An einem Fahrzeug, dessen Drehgestell drei Achsen enthält, kann eine besonders zweckmässige Ausbildung der Erfindung erzielt werden, wenn der Drehgestellrahmen Querträger zwischen der mittleren Achse und jeder der beiden anderen Achsen aufweist und wenn die nachgiebigen Verbindungen in diesen Querträgern angeordnet sind. Mit den auf diese Weise angeordneten Verbindungen ist ein guter Zugang zu den Triebmotoren möglich, besonders wenn der Rest der Sekundäraufhängung so angeordnet ist, dass der Raum oberhalb der Triebmotoren frei von Einbauten ist. On a vehicle whose bogie contains three axles, a particularly expedient embodiment of the invention can be achieved if the bogie frame has cross members between the central axle and each of the other two axles and if the flexible connections are arranged in these cross members. With the connections arranged in this way, good access to the drive motors is possible, especially if the rest of the secondary suspension is arranged in such a way that the space above the drive motors is free of internals.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Wirkungslinien der nachgiebigen Verbindungen zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Drehgestell auf einer niederen Höhenanlage über dem Boden angeordnet sein, wobei sie vorzugsweise nicht höherliegen als die Mittellinien der Achsen. Diese Anordnungen sind vorteilhaft, weil das Kippmoment reduziert wird, welches auf den Drehgestellrahmen einwirkt, wenn auf diesen Zug- oder Bremskräfte ausgeübt werden; dementsprechend wird die Lastverlagerung zwischen den vorlaufenden und nachlaufenden Achsen des Drehgestelles reduziert. Es versteht sich, dass eine solche Anordnung nicht möglich ist, wenn ein normaler Drehzapfen als Verbindung zwischen dem Fahrzeugkasten und einem Drehgestell mit einem in seiner Mitte angeordneten Motor dient; gegebenenfalls müsste der Drehzapfen in Längsrichtung versetzt sein, um den Motor freizustellen. In a further embodiment of the invention, the lines of action of the flexible connections between the vehicle body and the bogie can be arranged at a low height above the ground, preferably not higher than the center lines of the axles. These arrangements are advantageous because the tilting moment which acts on the bogie frame when tensile or braking forces are exerted thereon is reduced; the load shift between the leading and trailing axles of the bogie is reduced accordingly. It goes without saying that such an arrangement is not possible if a normal pivot serves as a connection between the vehicle body and a bogie with a motor arranged in its center; if necessary, the pivot would have to be offset in the longitudinal direction to free the motor.

Nach einer besonders zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung können die nachgiebigen Verbindungen gummielastische Federelemente enthalten. Dabei ist es von Vorteil, wenn jedes der genannten Federelemente zwischen Flächen angeordnet ist, die im wesentlichen in beide Längsrichtungen des Fahrzeuges weisen. According to a particularly expedient embodiment of the invention, the flexible connections can contain rubber-elastic spring elements. It is advantageous if each of the spring elements mentioned is arranged between surfaces which point essentially in both longitudinal directions of the vehicle.

Vorzugsweise können die genannten Federelemente je aus sandwichartig angeordneten Gummi-Metall-Teilen gebildet sein. Preferably, the spring elements mentioned can each be formed from sandwiched rubber-metal parts.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles dargestellt. Es zei-gen: The invention is illustrated with the aid of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Drehgestell einer Eisenbahnlokomotive entlang der Längsmittelachse, wobei der Schnitt einen Teil des Unterrahmens der Lokomotive zeigt, 1 shows a vertical section through a bogie of a railway locomotive along the longitudinal central axis, the section showing part of the lower frame of the locomotive,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Drehgestell und Fig. 2 is a plan view of the bogie and

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Drehgestell und den Lokomotiv-Unterrahmen entsprechend der Linie III-III in Fig. 1. 3 shows a cross section through the bogie and the locomotive subframe according to line III-III in FIG. 1.

Das Drehgestell enthält drei Achsen 10, von denen jede durch einen eigenen, auf der Achse aufgehängten Triebmotor 12 angetrieben ist. Das Drehgestell enthält ferner einen Rahmen 14, welcher über Achsbüchsen und nicht gezeichnete Primäraufhängungen auf den Achsen 10 abgestützt ist. Ein Teil des Kastens 1 der Lokomotive ist über eine nicht gezeichnete Sekundäraufhängung direkt auf dem Drehgestellrahmen 14 abgestützt. Die Sekundäraufhängung trägt praktisch die ganze vertikale Last, welche vom Kasten auf das Drehgestell übertragen wird, und enthält eine vertikal nachgiebige Verbindung zwischen dem Drehgestell und dem Kasten; sie ist jedoch an der Übertragung von Zug- und Bremskräften zwischen dem Kasten und dem Drehgestell praktisch nicht beteiligt. Diese Kräfte werden durch Gummifedereinheiten übertragen, deren Anordnung im folgenden beschrieben ist. The bogie contains three axles 10, each of which is driven by its own drive motor 12 suspended on the axle. The bogie also contains a frame 14 which is supported on the axles 10 via axle bushings and primary suspensions, not shown. A part of the box 1 of the locomotive is supported directly on the bogie frame 14 via a secondary suspension (not shown). The secondary suspension carries virtually all of the vertical load transmitted from the box to the bogie and includes a vertically compliant connection between the bogie and the box; however, it is practically not involved in the transmission of tensile and braking forces between the box and the bogie. These forces are transmitted by rubber spring units, the arrangement of which is described below.

Der Drehgestellrahmen 14 hat zwei Querträger 4, welche beidseits der mittleren Achse 10 angeordnet sind (Fig. 2). Jeder Querträger 4 ist im mittleren Bereich seiner Länge in zwei zueinander Seite an Seite angeordnete Tragpartien 16 aufgeteilt, zwischen welchen ein Raum 18 gebildet ist, der im Grundriss annähernd oval ist. Am Fahrzeugkasten 1 sind zwei von diesem nach unten vorstehende Zugkraft-Übertragungs-elemente 2 befestigt, welche je in einen der Räume 18 eingreifen. Jedes Übertragungselement 2 hat zwei ebene Flächen, welche nach rückwärts bzw. nach vorwärts gerichtet sind. Zwischen jeder dieser Flächen und einer entsprechenden, ihr zugekehrten Fläche der benachbarten Tragpartie 16 ist ein Federelement 3 angeordnet, welches aus in «Sandwich»-Bauwei-se zusammengesetzten Gummi-Metall-Teilen gebildet ist. Die Federelemente 3 sind je unter Vorspannung eingelegt, so dass sie komprimiert sind, auch wenn keine Zug- oder Druckkräfte zwischen dem Fahrzeugkasten und dem Drehgestell zu übertragen sind; diese Vorspannung ist genügend hoch gewählt, ■um zu gewährleisten, dass alle Federelemente unter allen Betriebsbedingungen unter einer gewissen Druckbeanspruchung stehen. Die Nachgiebigkeit der Federelemente 3 in der Längsrichtung gewährleistet, dass die Zug- oder Bremskräfte jeweils gleichmässig zwischen den beiden Übertragungselementen 2 verteilt und damit die beiden Querträger 4 gleich beansprucht werden. The bogie frame 14 has two cross members 4, which are arranged on both sides of the central axis 10 (FIG. 2). In the central region of its length, each cross member 4 is divided into two supporting parts 16 arranged side by side, between which a space 18 is formed which is approximately oval in plan. On the vehicle body 1, two tensile force transmission elements 2 projecting downward from this are fastened, which each engage in one of the spaces 18. Each transmission element 2 has two flat surfaces which are directed backwards or forwards. A spring element 3 is arranged between each of these surfaces and a corresponding surface of the adjacent support section 16 facing it, which spring element 3 is formed from rubber-metal parts assembled in a “sandwich” construction. The spring elements 3 are each inserted under pretension so that they are compressed, even if no tensile or compressive forces are to be transmitted between the vehicle body and the bogie; this preload is selected to be sufficiently high to ensure that all spring elements are under a certain pressure load under all operating conditions. The resilience of the spring elements 3 in the longitudinal direction ensures that the tensile or braking forces are each evenly distributed between the two transmission elements 2 and the two cross members 4 are thus equally loaded.

Die Federelemente 3 können sich auch unter Scherbeanspruchung deformieren, um Vertikal-, Quer- und/oder Drehbewegungen des Drehgestelles gegenüber dem Fahrzeugkasten zuzulassen. Die Schersteifigkeit der Federelemente 3 ist sehr gering, so dass sie nur eine geringfügige gegenseitige Beeinflussung dieser Bewegungen verursachen. The spring elements 3 can also deform under shear stress to allow vertical, transverse and / or rotary movements of the bogie relative to the vehicle body. The shear rigidity of the spring elements 3 is very low, so that they cause only a slight mutual influence of these movements.

Die nicht dargestellte Sekundäraufhängung kann beispielsweise ebenfalls Federelemente aus in «Sandwich»-Bauweise zusammengesetzten, horizontal angeordneten Gummi-Metall-Schichten enthalten. Auch diese Federung zeichnet sich durch einen sehr geringen Widerstand gegen Scherbeanspruchungen aus und verursacht daher nur eine geringfügige Beeinträchtigung der Quer- und/oder Drehbewegungen des Drehgestelles gegenüber dem Fahrzeugkasten. The secondary suspension (not shown) can also contain, for example, spring elements made of horizontally arranged rubber-metal layers assembled in a sandwich construction. This suspension is also characterized by a very low resistance to shear stresses and therefore causes only a slight impairment of the transverse and / or rotary movements of the bogie relative to the vehicle body.

Die seitliche Bewegungsfreiheit, welche die Federelemente 3 und die Sekundäraufhängung zulassen, genügt normalerweise für ein gutes Fahrverhalten der Lokomotive. Falls aus irgendeinem Grund noch eine seitliche Steuerung erforderlich The lateral freedom of movement that the spring elements 3 and the secondary suspension allow usually suffices for good locomotive driving behavior. If, for any reason, side controls are required

617135 617135

ist, kann ein oder mehrere Vibrationsdämpfer, z.B. hydraulische Dämpfer 19, zwischen das Drehgestell und den Fahrzeugkasten eingebaut werden. one or more vibration dampers, e.g. hydraulic damper 19 to be installed between the bogie and the vehicle body.

Die Zugkraft-Übertragungselemente 2 sind je mit zwei an ihren Seiten angeordneten Gummipuffern 5 versehen, um seitliche Bewegungen des Fahrzeugkastens relativ zum Drehgestell durch Berühren der Innenfläche des Raumes 18 zu begrenzen. Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, besteht in der Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung des Drehgestelles und des Fahizeugkastens zwischen den Puffern 5 und den Wänden der Räume 18 ein Spiel, so dass die Puffer 5 bei kleinen Bewegungen nicht in Aktion treten. Die Puffer 5 sind konisch ausgeführt, so dass sie relativ grosse Auslenkungen gestatten, wobei ihre Wirkung bei zunehmender relativer Verschiebung zwischen Drehgestell und Fahrzeugkasten progressiv zunimmt. The tensile force transmission elements 2 are each provided with two rubber buffers 5 arranged on their sides in order to limit lateral movements of the vehicle body relative to the bogie by touching the inner surface of the space 18. As can be seen from FIGS. 2 and 3, there is play in the rest position or starting position of the bogie and the vehicle box between the buffers 5 and the walls of the rooms 18, so that the buffers 5 do not come into action with small movements. The buffers 5 are conical, so that they allow relatively large deflections, their effect increasing progressively with increasing relative displacement between the bogie and the vehicle body.

Gemäss Fig. 2 und 3 können anstelle der Puffer 5, oder zusätzlich zu diesen, entsprechende Puffer 5' vorgesehen sein. Die Puffer 5' sind auf Konsolen an der Oberseite des Drehgestellrahmens 14, nahe der Mitte seiner Länge, angebracht und wirken mit entsprechenden Konsolen zusammen, welche vom Lokomotivkasten 1 nach unten vorstehen. In dieser Stellung werden die Puffer bei der Drehung des Drehgestelles geringer beansprucht und haben eine geringere Tendenz, eine Neigung des Lokomotivkastens 1 zu verursachen, wenn sie in Aktion treten. 2 and 3, corresponding buffers 5 'can be provided instead of, or in addition to, the buffers 5'. The buffers 5 'are mounted on brackets on the top of the bogie frame 14, near the middle of its length, and interact with corresponding brackets which protrude downward from the locomotive box 1. In this position, the buffers are subjected to less stress when the bogie rotates and have a lower tendency to cause the locomotive box 1 to tilt when they come into action.

Wenn eine Drehbewegung ausgeführt wird, ohne dass eine reine Seitenkraft auf das Drehgestell ausgeübt wird, müssen die seitlichen Federkräfte, die auf die beiden Übertragungselemente 2 einwirken, und damit auch die seitlichen Bewegungen der zwei Querträger 4 gegenüber den Zugkraft-Übertra-gungselementen, gleich und entgegengesetzt gerichtet sein. Entsprechend hat das Drehgestell eine ideelle Rotationsachse in seiner geometrischen Mitte. If a rotary movement is carried out without a pure lateral force being exerted on the bogie, the lateral spring forces acting on the two transmission elements 2, and thus also the lateral movements of the two cross members 4 with respect to the tensile force transmission elements, must be the same and to be opposite. Accordingly, the bogie has an ideal axis of rotation in its geometric center.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die Querträger 4 so ausgebildet, dass ihre mittleren Partien, in welchen die Federelemente 3 angebracht sind, gegenüber dem Rest des Drehgestellrahmens 14 beträchtlich tiefergesetzt sind. Entsprechend werden die Zug- und Bremskräfte vom Drehgestell zum Lokomotivkasten in einer sehr tiefen Höhenlage über dem Boden übertragen. Dies ist von Vorteil, da es das auf das Drehgestell einwirkende Kippmoment, und damit den Betrag reduziert, um welchen sich die Belastungen an den vorlaufenden und nachlaufenden Achsen des Drehgestelles verändern, wenn eine Zug- oder Bremskraft ausgeübt wird. As can be seen from the drawings, the cross members 4 are designed such that their central parts, in which the spring elements 3 are attached, are set considerably lower than the rest of the bogie frame 14. Accordingly, the tractive and braking forces are transmitted from the bogie to the locomotive box at a very low altitude above the ground. This is advantageous because it reduces the tilting moment acting on the bogie, and thus the amount by which the loads on the leading and trailing axles of the bogie change when a pulling or braking force is exerted.

Wie aus den Zeichnungen weiter hervorgeht, erfordert die beschriebene Einrichtung zur Übertragung von Zug- und Bremskräften vom Drehgestell zum Fahrzeugkasten keinerlei Raum direkt oberhalb eines der Triebmotoren 12. Die nicht gezeichnete Sekundäraufhängung ist ebenfalls so angeordnet, dass dieser Raum frei bleibt, so dass die Triebmotoren leicht aus dem Drehgestell herausgehoben werden können, nachdem der Lokomotivkasten von seinen Drehgestellen abgehoben wurde. As can further be seen from the drawings, the described device for transmitting tensile and braking forces from the bogie to the vehicle body does not require any space directly above one of the drive motors 12. The secondary suspension (not shown) is also arranged in such a way that this space remains free, so that the drive motors can be easily lifted out of the bogie after the locomotive box has been lifted off its bogies.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch an anderen als dreiachsigen, dreimotorigen Drehgestellen angewendet werden kann; z.B. könnte sie in einem einmotorigen Drehgestell angewendet werden. It is understood that the invention can also be applied to bogies other than three-axis, three-motor bogies; e.g. it could be used in a single-motor bogie.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

617 135 PATENT CLAIMS

1. Rail locomotive with a vehicle body and a bogie which carries part of the box weight and which contains at least two axles, of which at least one is driven, characterized in that 5 the bogie with the vehicle body (1) for the transmission of tensile and braking forces is coupled by two longitudinally flexible connections (3), one of which is arranged in front of and one behind the center of the bogie wheelbase, each flexible connection containing at least 10 a flexible component (3) which is between a part (16) of the Bogie frame (14) and a rigid tensile force transmission element (2) is arranged, which forms part of the box (1) and which is arranged in front of or behind the center of the bogie wheelbase. 15

2. Vehicle according to claim 1, characterized in

that the longitudinally flexible connections (3)

are also yielding laterally.

3. Vehicle according to claim 2, characterized in

that the flexible connections (3) are arranged symmetrically to the middle of the bogie.

4. Vehicle according to one of claims 1-3, wherein the bogie contains three axles, characterized in that the bogie frame (14) cross member (4) between the central axis (10) and each of the other two axes (10) 25 and that the resilient connections (3) are arranged in these cross members (4).

5. Vehicle according to one of claims 1-4, characterized in that the lines of action of the flexible connections (3) between the vehicle body (1) and the 30 bogie are arranged at a low altitude above the ground.

6. Vehicle according to claim 5, characterized in

that the lines of action of the compliant connections (3)

are not higher than the center lines of the axes (10). 35

7. Vehicle according to one of claims 1-6, characterized in that the flexible connections contain rubber-elastic spring elements (3).

8. Vehicle according to claim 7, characterized in

that each of said spring elements (3) is arranged between surfaces 40 which point essentially in both longitudinal directions of the vehicle.

9. Vehicle according to claim 7 or 8, characterized in that said spring elements (3) are each formed from sandwiched rubber-metal parts. 45