CH690761A5 - Achsanordnung. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft eine Achsanordnung mit zwei radial einstellbaren Radsätzen, die am Fahrzeugkasten oder Fahrwerkrahmen eines schnellfahrenden Schienenfahrzeuges mittels einer Steuereinrichtung geführt sind, welche Längsmitnahme- und Dämpfungselemente aufweist. 



  Nach der CH-PS 671 930 ist eine Radsatzführung für schnellfahrende Schienenfahrzeuge mit einer Längs- und Queranlenkung der Radsätze bekannt, bei welcher diese mit biegesteifen Achslenkern geführt werden. Die Achslenker umfassen einerseits das entsprechende Achslager und sind andererseits, um eine horizontale Achse schwingbar, elastisch mit dem Fahrwerkrahmen verbunden. Hierbei kommen vorwiegend Gummibuchsen oder Gummischeibenfedern zum Einsatz, die mit einer anpassbaren weichen Längs- und mässig harten Querfedersteifigkeit einem mit Verschleissprofil versehenen Radsatz die Möglichkeit geben, den Sinuslauf auszuführen und sich bei Bogenfahrt radial auf den Kurvenmittelpunkt hin einzustellen. 



  Da die selbsttätige radiale Einstellung der Radsätze infolge schlechter Berührgeometrie und unzureichender Reibkraft zwischen Rad und Schiene zumeist ungenügend ist, bedient man sich zusätzlich zur elastischen Ausbildung der Achslenkerlagerung einer kastenseitigen Zwangssteuereinrichtung, welche die geometrische Koppe lung des Fahrzeugkastens mit den beiden Radsätzen darstellt und diese radial auf den Kurvenmittelpunkt hin einstellt. 



  Um ein stabiles Laufverhalten bei schnellfahrenden Schienenfahrzeugen zu erhalten, muss die Grenzgeschwindigkeit durch Strecken des Sinuslaufs erhöht werden, sodass sie bei der höchsten, für das Fahrzeug zugelassenen Geschwindigkeit nicht erreicht wird. 



  Ferner ist es nach EP-PS 0 389 582 bekannt, den Sinuslauf mit zusätzlichen Drehhemmungssystemen und/oder Dämpfungselementen zu unterdrücken. Derart ausgerüstete Laufwerke vermögen die konträren Anforderungen eines stabilen Fahrzeuglaufs bei hohen Geschwindigkeiten mit einer gleisschonenden Bogenfahrt zu vereinen. Dabei bedürfen sie jedoch der genauen Abstimmung zwischen der Längs- und Querfedersteifigkeit der Achsführung im Bereich der Achslenkerlager und der Primärfederung sowie der gummielastischen Drehpunkte der Dämpfungselemente und der Radsatzsteuereinrichtung. 



  Die Platzverhältnisse für derartige Radsatzsteuereinrichtungen sind jedoch zumeist so stark eingeschränkt, dass nur sehr kurze Hebelarme realisiert werden können. Dies führt dazu, dass an den Gelenkpunkten keine verschleissfreien gummielastischen Lager eingesetzt werden können, da sie die auftretenden grossen Verdrehwinkel nicht zulassen. Statt dessen müssen verschleissbehaftete Gelenklager mit Gleitbelägen verwendet werden, welche zwar die grossen Verdrehwinkel zulassen, auf Dauer aber die Wirtschaftlichkeit reduzieren. 



  Die CH-PS 671 931 sieht eine kastenseitige Zwangssteuereinrichtung mit einer speziellen geometrischen Anordnung vor, bei der für gummielastische Elemente optimale Verhältnisse bezüglich ihrer Verdrehwinkel herrschen. Diese Lösung unterliegt jedoch gewissen platzmässigen Einschränkungen, wie sie sich durch den innenliegenden negativen Anlenkpunkt, beispielsweise bei motorisierten Fahrwerken, ergeben können. 



  Bezüglich Dämpfungselementen schlägt die DE-OS 4 118 366 die Kombination der für schnellfahrende Schienenfahrzeuge erforderlichen Drehdämpfung mit einer Längsmitnahmeeinrichtung vor. Durch diese Anordnung wird die Anzahl der Dämpfungselemente minimiert und gleichzeitig deren Effektivität gesteigert, um noch höhere Grenzgeschwindigkeiten zu erreichen. 



  Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auch bei den höchsten Fahrgeschwindigkeiten ein stabiles Laufverhalten zu erreichen sowie verschleissfreie elastische Lagerungen mit entsprechenden Drehwinkeln der Hebelarme in der Radsatzsteuereinrichtung zu schaffen, ohne dadurch den übrigen Platzbedarf einzuschränken. 



  Gelöst wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des unabhängigen Anspruches genannten Merkmale. 



  Dabei ist auf den Radsätzen einerseits oberhalb ihrer Achslager je eine bekannte Primärfederung vorgesehen, auf denen sich der Fahrzeugkasten oder Fahrwerkrahmen abstützt und die andererseits achslenkerlos über eine kombinierte Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung so  geführt sind, dass deren Gelenkwinkel in einer Grösse auftreten, wie sie von wartungsfreien gummielastischen Lagern aufgenommen werden können und dass diese auf ein Minimum reduziert sind. 



  Die Erfindung wird anschliessend anhand einer Zeichnung beispielsweise erläutert sowie deren Wirkung und Funktionsweise beschrieben. 



  Es zeigen: 
 
   Fig. 1 eine Draufsicht auf eine in axialer Richtung bewegliche Achsanordnung von zwei durch eine kombinierte Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung mit Dämpfungsmitteln versehenen, radial einstellbaren Radsätzen, 
   Fig. 2 eine Unteransicht auf eine kombinierte Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung mit Dämpfungsmitteln gemäss Fig. 1. 
 



  Bei einer in axialer Richtung beweglichen Achsanordnung 1 werden gemäss den Fig. 1 und 2 die beiden um ihre Hochachse radial einstellbaren Radsätze 2, 3 an einem Fahrzeugkasten 4 oder Fahrwerkrahmen 5 eines schnellfahrenden Schienenfahrzeuges achslenkerlos mittels einer kombinierten Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung 6 geführt, die ausser einer an einem Fahrzeugkasten 4 oder einem Fahrwerkrahmen 5 angeordneten kastenseitigen Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min  auch eine Längsmitnahmeeinrichtung 8 mit Dämpfungselementen 9, 9 min  aufweist. 



  Bei einem Radsatz-Doppelfahrwerk stützt sich beispielsweise der Fahrwerkrahmen 5 auf den Radsätzen 2, 3 pro Achslagerstelle 10, 10 min  in bekannter Weise über je eine Primärfederung 11, 11 min  ab, die vorzugsweise aus je einem Stahl-Schraubenfedersatz 12, 12 min  und einem dazu in Reihe geschalteten Gummifederelement 13, 13 min  besteht. 



  Im Falle eines zweiachsigen Schienenfahrzeuges besteht eine weitere Ausbildungsform darin, dass sich der Fahrzeugkasten 4 direkt auf der Federstufe 11, 11 min  abstützt, die dann beispielsweise aus je einer Luftfeder und einem dazu in Reihe geschalteten Gummifederelement bestehen kann. 



  Die beiden Achslagerstellen 10, 10 min  einer Längsseite sind untereinander über je eine horizontal liegende Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min  gekoppelt und in je einem am Fahrwerkrahmen 5 angeordneten Festpunkt 14, 14 min  verschwenkbar. Hierzu ist an jedem vertikalen Festpunkt 14, 14 min  über ein gummielastisches Lager 15 ein T-förmiger Hebel 16, 16 min  horizontal drehbar gelagert. An den beiden kurzen, quergerichteten Enden 17, 17 min  des T-förmigen Hebels 16, 16 min  ist, in gummielastischen Lagern 15 drehbar, je ein Querfederstab 19, 19 min  angeordnet, dessen anderes Ende starr mit der jeweiligen Achslagerstelle 10, 10 min  verbunden ist. 



  Die T-förmigen Hebel 16, 16 min  sind an ihrem in Längsrichtung zeigenden Arm 18, 18 min  über gummielastische Lager 15 mit je einem quergerichteten Zwischenhebel 20, 20 min  drehbar verbunden, durch den die Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min mit einer Längsmitnahmeeinrichtung 6  gekoppelt ist. Hierzu weist diese je einen horizontal liegenden Winkelhebel 21, 21 min  auf, der in einem vertikalen Festpunkt 24, 24 min  am Fahrwerkrahmen 5 in einem gummielastischen Lager 15 drehbar angeordnet ist. 



  Die beiden Winkelhebel 21, 21 min  sind an ihren in Längsrichtung zeigenden Schenkeln 22, 22 min  an einem aussenliegenden Drehpunkt 27, 27 min  über gummielastische Lager 15 drehbar mit einer Spurstange 25 untereinander verbunden. Weiter ist je ein innenliegender Drehpunkt 26, 26 min  an den in Längsrichtung zeigenden Schenkeln 22, 22 min , über gummielastische Lager 15 drehbar, mit je einem Zwischenhebel 20, 20 min  der Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min  verbunden. 



  Ausserdem sind die beiden Winkelhebel 21, 21 min  an ihren quergerichteten Schenkeln 23, 23 min  an einem innenliegenden Drehpunkt 28, 28 min  über gummielastische Lager 15 drehbar mit je einem Längslenker 31, 31 min  verbunden, dessen anderes Ende über gummielastische Lager 15 drehbar an einem Festpunkt 30, 30 min  des Fahrzeugkastens 4 angeordnet ist. Weiter ist je ein aussenliegender Drehpunkt 29, 29 min  der quergerichteten Schenkel 23, 23 min  der Winkelhebel 21, 21 min  über gummielastische Lager 15 drehbar mit je einem Dämpfungselement 9, 9 min verbunden, dessen anderes Ende über gummielastische Lager 15 drehbar an einem Festpunkt 32, 32 min  des Fahrwerkrahmens 5 angeordnet ist. 



  Eine kombinierte Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung 6 gemäss den Fig. 1 und 2 wird bei einem vorlaufenden Radsatz-Doppelfahrwerk in der gezeigten Einbausituation infolge Bogenfahrt durch das Ausdrehen eines Fahrzeug kastens 4 in Pfeilrichtung gegenüber einem Fahrwerkrahmen 5 in Tätigkeit gesetzt, indem die Ausdrehbewegung durch die Längslenker 31, 31 min  in jeweils entgegengesetzter Richtung auf die innenliegenden Drehpunkte 28, 28 min  der Winkelhebel 21, 21 min  der Längsmitnahmeeinrichtung 8 übertragen wird. Die Winkelhebel 21, 21 min  vollziehen hierbei eine gleichsinnige Drehbewegung um ihren jeweiligen vertikalen Festpunkt 24, 24 min  am Fahrwerkrahmen 5, die der Richtung der Ausdrehbewegung zwischen Fahrzeugkasten 4 und Fahrwerkrahmen 5 entspricht.

   Hierbei bewegen sich die in Längsrichtung zeigenden Schenkel 22, 22 min  der Winkelhebel 21, 21 min  im gleichen Drehsinn und sind durch die an ihren aussenliegenden Drehpunkten 27, 27 min  angeordnete Spurstange 25 parallelogrammartig miteinander verbunden. 



  Durch die mit einer Übersetzung an den aussenliegenden Drehpunkten 29, 29 min  der quergerichteten Schenkel 23, 23 min  der Winkelhebel 21, 21 min  angeordneten Dämpfungselemente 9, 9 min  werden die kleinen dynamischen Ausdrehbewegungen, wie sie beispielsweise infolge Sinuslauf entstehen, wirksam gedämpft. Die erfindungsgemässe Anordnung der Dämpfungselemente 9, 9 min  zwischen der Längsmitnahmeeinrichtung 8 und dem Fahrwerkrahmen 5 bewirkt ausserdem die Entkoppelung von den zwischen Fahrwerkrahmen 5 und Fahrzeugkasten 4 stattfindenden Längs- und Querbewegungen. Hierdurch werden nicht zuletzt auch die Ausdrehwinkel für die gummielastischen Elemente 15 auf ein dauerhaft verträgliches Mass reduziert. 



  Die Ausdrehbewegung der Längsmitnahmeeinrichtung 8 wird durch die beiden quergerichteten Zwischenhebel 20, 20 min  auf die T-förmigen Hebel 16, 16 min  der Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min  einer jeden Fahrwerklängsseite übertragen. 



  Durch die an den Winkelhebeln 21, 21 min  mit einer Untersetzung an den innenliegenden Drehpunkten 26, 26 min  der in Längsrichtung zeigenden Schenkel 22, 22 min  angeordneten Zwischenhebel 20, 20 min  wird die Ausdrehbewegung für die gummielastischen Elemente 15 der Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min  auf ein dauerhaft verträgliches Mass reduziert. 



  Dabei werden die T-förmigen Hebel 16, 16 min  der Zwangssteuereinrichtung 7, 7 min  entgegen der Drehrichtung der Winkelhebel 21, 21 min ausgedreht. Dies ergibt durch die gezeigte Anordnung der Querfederstäbe 19, 19 min  an den quergerichteten Enden 17, 17 min  der T-förmigen Hebel 16, 16 min  auf der bogenäusseren Seite ein Auseinanderdrücken der Achslagerstellen 10 bei einem gleichzeitigen Zusammenziehen der Achslagerstellen 10 min  auf der bogeninneren Seite, wodurch die Radsätze 2, 3 radial auf den Kurvenmittelpunkt hin ausgerichtet werden. 



  Hierbei sind die Querfederstäbe 19, 19 min  in Querrichtung gezielt als Biegefedern ausgebildet, jedoch im Bereich ihrer Befestigung an den Achslagerstellen 10, 10 min  winkelsteif über diese mit den Radsätzen 2, 3 verbunden. Durch diese spezielle Ausbildung erfolgt die Führung der Radsätze 2, 3 in Längs- und Querrichtung achslenkerlos und einzig über die Querfederstäbe 19, 19 min , die parallel zur Primärfederung 11, 11 min  geschaltet sind. Derart ausgebildete Querfederstäbe 19, 19 min  erlauben unter Berücksichtigung der Primärfederung 11, 11 min  die  einfache Realisation jeder gewünschten Querfedersteifigkeit sowie grosser Querfederwege für die Radsätze 2, 3. 



  Im Falle eines zweiachsigen Schienenfahrzeuges wird eine kombinierte Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung 6 gemäss den Fig. 1 und 2 durch den bei Bogenfahrt zwischen den Fahrzeugen auftretenden Knickwinkel wie zuvor beschrieben in Tätigkeit gesetzt. 



  Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Lösung besteht in der achslenkerlosen Bauart, die es ermöglicht, auf die Achslenker und die entsprechenden Gummielemente der Achslenkerführung zu verzichten. Erreicht wird dies durch die kastenseitige Zwangssteuereinrichtung, deren Lenkerstangen als Querfederstäbe ausgebildet sind und die, parallel zur Primärfederung geschaltet, an den jeweiligen Achslagerstellen der Radsätze angreifen. 



  Dabei erlaubt die erfindungsgemässe Anordnung und Ausbildung der Lenkerstangen im Zusammenhang mit den Steifigkeitsverhältnissen der Primärfederung eine gezielte Optimierung auf die erforderliche Quersteifigkeit des Gesamtsystems unter Berücksichtigung der für gummielastische Lager dauerhaft zulässigen Gelenkwinkel der kombinierten Steuer- und Längsmitnahmeeinrichtung sowie deren Dämpfungsmittel. 



  Dieses Problem ist mit den bislang im Stand der Technik bekannten Mitteln nicht lösbar gewesen. 



  Durch die erfindungsgemässe Anordnung können grosse Querfederwege bereits in der Primärfederstufe realisiert werden, was die Bogenfreundlichkeit des Laufwerks eines schnellfahrenden Schienenfahrzeuges wesentlich erhöht. 

Claims (9)

1. Achsanordnung mit zwei radial einstellbaren Radsätzen, die am Fahrzeugkasten oder Fahrwerkrahmen eines schnellfahrenden Schienenfahrzeuges mittels einer Steuereinrichtung geführt sind, welche Längsmitnahme- und Dämpfungselemente aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination einer Zwangssteuereinrichtung (7, 7 min ), welche Mittel (19, 19 min ) für die achslenkerlose Führung und die Beweglichkeit der beiden Radsätze (2, 3) in Richtung von deren Achse aufweist, und mit einer Längsmitnahmeeinrichtung (8) und mindestens einem Dämpfungselement (9, 9 min ) ausgerüstet ist.

2.

Achsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achslagerstellen (10, 10 min ) einer Längsseite untereinander über je eine horizontalliegende Zwangssteuereinrichtung (7, 7 min ) gekoppelt sind, die in je einem an einem Fahrwerkrahmen (5) angeordneten Festpunkt (14, 14 min ) verschwenkbar ist.

3. Achsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Festpunkt (14, 14 min ) ein T-förmiger Hebel (16, 16 min ) drehbar gelagert und mit seinen quergerichteten Enden (17, 17 min ) über je einen Querfederstab (19, 19 min ) mit den jeweiligen Achslagerstellen (10, 10 min ) verbunden ist.

4.

Achsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Querfederstab (19, 19 min ) in Querrichtung als Biegefeder ausgebildet und im Bereich seiner Befestigung an den Achslagerstellen (10, 10 min ) winkelsteif über diese mit den Radsätzen (2, 3) verbunden ist.

5. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder T-förmige Hebel (16, 16 min ) an seinem in Längsrichtung zeigenden Arm (18, 18 min ) verschwenkbar über einen quergerichteten Zwischenhebel (20, 20 min ) mit einer Längsmitnahmeeinrichtung (8) gekoppelt ist.

6.

Achsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmitnahmeeinrichtung (8) mit je einem Winkelhebel (21, 21 min ) versehen ist, der an seinem in Längsrichtung zeigenden Schenkel (22, 22 min ) einen innenliegenden Drehpunkt (26, 26 min ) aufweist, an dem ein quergerichteter Zwischenhebel (20, 20 min ) verschwenkbar gelagert ist.

7. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmitnahmeeinrichtung (8) aus zwei horizontal am Fahrwerkrahmen (5) an weiteren Festpunkten (24, 24 min ) angeordneten Winkelhebeln (21, 21 min ) besteht, die an ihren in Längsrichtung zeigenden Schenkeln (22, 22 min ) an einem aussenliegenden Drehpunkt (27, 27 min ) mit einer Spurstange (25) untereinander verbunden sind.

8.

Achsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelhebel (21, 21 min ) an ihren quergerichteten Schenkeln (23, 23 min ) an einem innenliegenden Drehpunkt (28, 28 min ) mit je einem Längslenker (31, 31 min ) verbunden sind, dessen anderes Ende drehbar an einem Festpunkt (30, 30 min ) des Fahrzeugkastens (4) angeordnet ist.

9. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelhebel (21, 21 min ) an ihren quergerichteten Schenkeln (23, 23 min ) an einem aussenliegenden Drehpunkt (29, 29 min ) mit je einem Dämpfungselement (9, 9 min ) verbunden sind, dessen anderes Ende drehbar an einem Festpunkt (32, 32 min ) des Fahrwerkrahmens (5) angeordnet ist.