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Verbindung der Enden von zweiachsigen Wageneinheiten eines Gelenkfahrzeuges,
insbesondere Schienengelenkzuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung
--der Enden von zweiachsigen Wageneinheiten eines Gelenkfahrzeuges, insbesondere
Schienengelenkzüges, in deren Dachzone sich mittig ein benachbarte Einheiten verbindendes
elastisch nachgiebiges und in Fahrzeuglängsrichtung erstreckendes Glied befindet,
mittels dessen die beiden Einheiten ständig unter Kraftwirkung stehen, und die in
ihrer Wagenbodenzone eine sie verbindende Kuppelstange aufweisen.
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Beim Zusammenbau von Schienengelenkzügen unter Verwendung gebrauchter
zweiachsiger, dem Personenverkehr dienender Schienenfahrzeuge mit einem verhältnißmäßig
hohen, geschlossenen Wagenkasten kann man in der Weise vorgehen, daß man die Wagenkästen
der beiden den Gelenkzug bildenden Wageneinheiten an den miteinander zu kuppelnden
Enden durch Abtrennen eines Wagenkastenstückes verkürzt, wobei dann die bisher,
z. B. bei Straßenbahnwagen, gebräuchlichen Verjüngungszonen der einander zugekehrten
Wagenkastenenden fortfallen. Die Wageneinheiten werden bisher zwecks Aufnahme der
in Richtung ihrer Längsachse wirkenden Zug- und Druckkräfte durch eine gelenkig
mit ihnen verbundene Kuppelstange oder ein Wagenkastenzwischenglied und räumlich
durch einen Faltenbalg miteinander verbunden, der vorzugsweise der vollen Wagenbreite
angeglichen wird.
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Infolge des Fortfalls der abgetrennten Enden der Wageneinheiten werden
die dem Faltenbalg zugekehrten Radsätze der beiden gekuppelten Einheiten gewichtsmäßig
entlastet, so daß die ursprünglich gleichen Achsdrücke nunmehr ungleich geworden
sind. Zur Erzielung einwandfreier Fahreigenschaften ist jedoch die Erhaltung bzw.
Sicherstellung möglichst gleicher Achsdrücke unerläßlich.
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Man hat nun versucht, einen Gewichtsausgleich durch Verlagern von
Geräten im Fahrzeuginnern und/oder Anbringung von Ballastplatten zu erreichen, wobei
die Zusatzgewichte an den überstehenden; dem Faltenbalg zugekehrten Enden des Wagenkastenbodens
der benachbarten Wageneinheiten angebracht wurden. Zwar gelingt es hierdurch, gleiche
Achsdrücke zu schaffen, jedoch wird dieses Ziel nur unter Inkaufnahme erheblicher
Nachteile erreicht. So bedeutet die Anbringung von Ausgleichsgewichten zusätzliche
Todast, die sowohl das Beschleunigungs-vermögen des Fahrzeuges als auch sein
Bremsvermögen und somit seine Fahreigenschaft erheblich verschlechtert. Eine Verlagerung
vorhandener Geräte im Wageninnern erfordert verhältnismäßig hohe Kosten.
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Wenn man daher von einem derartigen Gewichtsausgleich grundsätzlich
absehen will, muß man - und dies ist der Zweck der Erfindung - auf die Anbringung
von Ballastplatten und kostspielige Umbauten verzichten und Mittel suchen, die ohne
nennenswerte Erhöhung des Fahrzeuggewichts einen wirksamen Ausgleich der unterschiedlichen
Achsdrücke ermöglichen.
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Es ist an sich bekannt, die. Enden von zweiachsige. Wageneinheiten
eines Schienengelenkzuges dadurch. zu verbinden, daß man in deren Dachzone mittig
ein elastisch nachgiebiges und in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckendes Glied
vorsieht, wobei die beiden miteinander verbundenen Wageneinheiten ständig unter
Kraftwirkung des genannten Federgliedes stehen. Gleichzeitig ist in der Wagenbodenzone
eine die beiden Wageneinheiten verbindende Kuppelstange angeordnet. Hierdurch sollen
die benachbarten Enden der aneinandergrenzenden Wageneinheiten zwang= läufig ausgerichtet
werden. Ein Ausgleich der Achsdrücke wurde dadurch bisher nicht erreicht.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch
das- Zusammenwirken des elastischen Gliedes, das aus einem mit vorbestimmter Federungscharakteristik
versehenen Zugglied besteht, und der die beiden Einheiten auf Abstand haltender
Kuppelstange gleiche oder nahezu gleiche Achsdrücke der Radsätze der einzelnen Wageneinheiten
erzielt werden.
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Das elastische Glied, das hinsichtlich der Federspannung auch einstellbar
ausgebildet sein kann, wird gelenkig mit dem Wagenkasten der benachbarten Einheit
verbunden.
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Dieses elastische, dem Ausgleich der Achsdrücke dienende Zugglied
soll daneben auch einer-Auswanderung
der einander zugekehrten Enden
-der Wagenkästen bei Kurvenfahrt über den mittleren Wendekreis hinaus entgegenwirken,
d. h., es soll eine selbsttätige Ausrichtung .der gekuppelten Wagen zur Geradeausfahrt
anstreben. Zu diesem Zweck sind die Zugelemente mindestens eines der beiden miteinander
zu verbindenden Wagen in zwei ungefähr horizontal und schräg zur Wagenlängsachse
in gleichem Winkel zu ihr angreifende elastische Zugglieder von gleicher Federungscharakteristik
aufgeteilt, die gelenkig an der einen Wageneinheit befestigt sind und an einem für
beide Zugglieder gemeinsamen, mit der benachbarten Einheit fest verbundenen Haltearm
angreifen. *Sie sind insbesondere auch zur elastischen Aufnahme von quer und schräg
zur Fahrtrichtung auftretenden Kräften geeignet. Als Zugglieder kommen im wesentlichen
Federn (auch Gummifedern) mit entsprechenden Verbindungsstücken in Frage.
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Der Verbindungspunkt eines Zuggliederpaares mit einem am Wagen starr
angebrachten Halteglied oder einem an Stelle dieses Haltegliedes vorzusehenden weiteren
Zuggliederpaar liegt bei Geradeausfährt senkrecht über dem Mittelpunkt der der Verbindung
der beiden Wageneinheiten dienenden Kuppelstange, so daß er bei Kurvenfahrt nur
in einer durch den Mittelpunkt des Wendekreises und der durch das über der Kuppelstange
errichtete Mittellot bestimmten Radialebene auswandern kann.
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Vorteilhaft wird die Länge des konsolartigen, die Stirnwand einer
Wageneinheit überragenden Haltegliedes für das an seinem Ende gelenkig befestigte
und gegen die andere Wageneinheit abgestützte Zugglied so bemessen, daß der Anlenkpunkt
bzw. das Armende des konsolförmigen Haltegliedes sich beim Kurvenfahren in der Horizontalebene
und auf der Winkelhalbierenden des von den beiden Stirnflächen der Wagenkästen gebildeten
Winkels bewegt.
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Da sich die durch das elastische Zugglied auszugleichenden Achsdrücke
auch für zwei verschiedene Wagentypen rechnerisch oder graphisch ermitteln lassen,
sind auch die zu ihrem Ausgleich erforderlichen Kräfte größenmäßig bestimmbar. Unter
Berücksichtigung der jeweiligen Federcharakteristik lassen sich somit auch die erforderlichen
Federn nach Art, Querschnitt, Länge und gegenseitiger Anordnung bestimmen. Die Charakteristik
der vorzusehenden Federn läßt insbesondere die Proportionalität zwischen Federbelastung
P und Federweg f als Differenz der Federlängen in unbelastetem und belastetem Zustand
erkennen. Die kinematischen Zusammenhänge der Angriffspunkte der Vorrichtung, insbesondere
auch der elastischen Zugvorrichtung(en) sowie die Federbelastung sind gleichfalls
graphisch erfaßbar.
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Die Federn der Zugglieder können als Druckfedern in Verbindung mit
einem die Feder aufnehmenden z. B. röhrenförmigen Käfig ausgebildet werden, so daß
etwa auftretende Federbrüche infolge der Fesselung der Feder sowie des Federtellers
im Gegensatz zum Verhalten gebrochener üblicher Zugfedern keine Trennung der durchgehenden
Verbindung bewirken können.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung können die Enden der beiden Wageneinheiten
durch paarweise angeordnete Zugglieder verbunden werden. In diesem Fall wirken gleichzeitig
alle vier Federn, so daß die einzelnen Federn entsprechend schwächer ausgebildet
sein können.
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Die notwendigen Federglieder können sowohl aus Schraubenfedern als
auch aus Gummifedern bestehen, die z. B. als Druckfedern in sinngemäßer Anordnung
gemäß Abb. 1 der Zeichnung ausgebildet sind.
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Die Dämpfung von zusätzlichen Beanspruchungen der beiden Fahrzeugenden,
die z. B. bei der Fahrt über Kletterweichen auftreten und im wesentlichen durch
Stoß- und Scherbewegungen in der Schienenkopfebene ausgelöst werden, wird dadurch
erreicht, daß die elastischen Zugglieder in einer ungefähr in der Wagendachzönc
verlaufenden Ebene angeordnet sind, so daß die elastischen Mittel dieses Gewichtsausgleiches
unter' einem möglichst großen Vertikalabstand zu der dieEinheiten verbindendenKuppelstange
oder Verbindungsstücke wirksam werden und somit diese zusätzlichen Beanspruchungen
vermöge ihres hohen Dämpfungsmoments (Dämpfungsmoment gleich Federkraft mit Hebelarm)
abzufangen imstande sind.
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Für Omnibusfahrzeuge, die auf Spur laufen, ist die Vorrichtung sinngemäß
verwendbar.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb.1 zwei miteinander gekuppelte Wagenein-: heften in Ansicht von
der Seite, Abb.2 die Verbindungsstellen zwischen zwei Wageneinheiten nach Abb. 1
in Draufsicht; Abb. 3 eine Federungscharakteristik in graphischer Darstellung.
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Die zunächst ungleiche Achsdrücke aufweisenden Wageneinheiten 1 und
2 sind miteinander mittels Kuppelstange oder Verbindungsbrücke 5 gelenkig verbunden.
Beide Einheiten sind als Durchgangswagen ausgebildet und besitzen deshalb einen
an sich bekannten, über die volle Fahrzeugbreite sich erstreckenden Faltenbalg 6
als Verbindungselement. Dieser Balg ist an die abgeschnittenen Wagenenden 3 und
4 der Wageneinheiten 1 und 2 angeschlossen.
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In der Dachzone der Wageneinheiten befindet sich oberhalb des Faltenbalges
ein den Gewichtsausgleich herbeiführendes, in Richtung der Fahrzeuglängsachse wirkendes
elastisches Glied, bestehend aus drei fahrzeugfesten konsolförmigen Haltegliedern
oder -armen 8 und 9 und zwei diese Glieder verbindenden, gelenkig angeschlossenen
und mit einer bestimmten Federungscharakteristik versehenen Zuggliedern 7, 7': Die
allseitig nachgiebige Verbindung zwischen den Gliedern 7, 7' und mindestens einem
der Halteglieder 8 oder 9 kann beispielsweise über ringförmige Verbindungsglieder
erfolgen. Die Zugglieder werden aus einem rohrförmigen Federkäfig 10 und einer in
diesem Käfig befindlichen, als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 11 gebildet.
Die Feder stützt sich einerseits gegen einen ihr zugeordneten Feder-' teller ab,
der über eine Zugstange mit dem K.onsolglied 8 verbunden ist, während der die Feder
andererseits abstützende rohrförmige Käfig 10 an seiner der benachbarten Einheit
2 zugekehrten Stirnseite gelenkig mit dem Konsolglied 9 verbunden ist. Die Kraft
der Feder 11 ist so gewählt, daß hinsichtlich:, geforderter gleicher Achsdrücke
innerhalb des Bereiches der Relativbewegung der beiden Wagen zueinander der angestrebte
Gewichtsausgleich erzielt wird. Mindestens eine der beiden Befestigungskonsolen
8 oder 9 überragt die Stirnseite des sie tragenden Wagenkastens.
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Abb. 2 läßt erkennen, daß das konsolförmige Halteglied 9 hinsichtlich
des Anschlußpunktes 12 so lang ausgeführt ist, daß sich der Punkt 12 beim Befahren
von Kurven stets in der Horizontalebene auf der Winkelhalbierenden des durch die
beiden Stirnflächen der einander zugekehrten Wagenkästen gebildeten Winkels bewegt.
An
diesem Punkt 12 greifen die beiden hinsichtlich ihrer Wirkung einen Winkel miteinander
bildenden Zugglieder 7, 7' an, die außer dem erwähnten Gewichtsausgleich auch die
bekannte Wirkung besitzen, daß beide Wagen ständig eine Ausrichtung zur Geradeausfahrt
anstreben.
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In Abb.3 ist gezeigt, daß sich die beim Befahren von Kletterweichen
und Kurven auftretenden zusätzlichen Belastungen in erträglichen Grenzen bewegen,
weil dabei die an sich konstante Spannung der Federn der Zugglieder 7 und 7' beeinflußt,
d. h. vorübergehend vergrößert wird.
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In der graphischen Darstellung bezeichnet P die Kraft, die das Auswandern
der Wageneinheiten bewirkt, und f den Federweg.
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Die mit x bezeichnete Strecke stellt die Federkraft dar, die dem Federweg
y auf Grund der Federcharakteristik zugeordnet ist.
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Je nach der Größe des Wertes P ist eine Feder bzw. Federgruppe mit
solcher Charakteristik zu wählen, daß der Wert P im Bereich des Wertes x liegt.
Der sich hieraus ergebende Federweg y ergibt sich zwangläufig aus der Proportionalität
zwischen Federkraft P und Federweg f.
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Die Patentansprüche 2 bis 8 sind reine Patent-Unteransprüche und gelten
nur in Verbindung mit Patentanspruch 1.