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Abstützung des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs auf einem Laufwerk
Die Erfindung bezieht sich auf die Abstützung des Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs
auf einem Laufwerk über Gasfedern, welches gegenüber dem Wagenkasten quer zu dessen
Längsachse verschiebbar und um eine lotrechte Achse schwenkbar befestigt ist. Durch
die Erfindung soll eine solche Anordnung so ausgestaltet werden, daß mit leichten
und einfachen Teilen der Abstützung ein Schienenfahrzeug mit guten Laufeigenschaften
gebaut werden kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß ein den Laufwerkrahmen bildender Querträger in der lotrechten Querebene der
Drehachse an in Fahrzeugquerrichtung schwingbaren Pendeln am Wagenkasten aufgehängt
ist und an beiden Enden zur Lagerung von lotrecht schwingbaren, in Fahrtrichtung
- sich erstreckenden Schwingarmen dient, die in an sich bekannter Weise die Radsätze
des Laufwerkes führen und zugleich die in horizontaler Ebene ohne innere Reibung
verformbaren Gasfedern unterstützen und eine Rückstellvorrichtung in bekannter Weise
den Drehzapfen nach einer seitlichen Auslenkung des Laufwerkes in die Mittelstellung
zurückführt.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil einer leichten Bauweise
des Laufwerkes, weil der bei Laufwerken der vorausgesetzten Art häufig angewendete
Rahmen entfällt und statt dessen nur ein den Laufwerkrahmen vertretender Querträger
vorgesehen ist, an dem die Schwingarme gelagert sind. Obwohl der häufig angewendete
Rahmen entfällt, sind aber die Radsätze des Laufwerkes- von den Schwingarmen stets
parallel zueinander geführt, so daß sich der fehlende Rahmen nicht ungünstig auf
das Laufverhalten des Fahrzeugs auswirkt, wobei als bekannt unterstellt wird, daß
für ein gutes Laufverhalten eines Schienenfahrzeugs die Parallelität der Drehachsen
je zweier Radsätze Voraussetzung ist.
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Das Laufwerk ist durch seine Ausbildung gemäß der Erfindung auch deswegen
leicht und einfach, weil auf die bei Drehgestellen vielfach angewendete Wiege verzichtet
ist und trotzdem die sonst durch die Wiege erzielte und den Fahrzeuglauf in Querrichtung
günstig beeinflussende Querschwingbarkeit des Wagenkastens gegenüber dem Laufwerk
gegeben ist. Dem Laufverhalten des Fahrzeugs kommt außer der Querschwingbarkeit
des Wagenkastens. und der Parallelität der Längsachsen zweier Radsätze noch die
Anordnung der Gasfedern zwischen Wagenkasten und Schwingarmen deswegen zugute, weil
die damit gegebenen Hebelverhältnisse auch bei Gasfedern mit relativ kleinem Volumen
eine weiche Abfederung zwischen Wagenkasten und Laufwerk mit sich bringen.
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Schließlich kommt dem Laufverhalten noch zugute, daß außer den Rückstellkräften
der Pendel und der besonderen Rückstellvorrichtung zwischen Wagenkasten und Laufwerk
keine nennenswerten Rückstellkräfte wirken. Die Rückstellkräfte der Pendel sind
durch deren Länge festgelegt, während die Rückstellkräfte der Rückstellvorrichtung
entsprechend den jeweiligen Anforderungen eingestellt werden können. Es treten also
keine unkontrollierbaren und während des Betriebes sich willkürlich verändernde
Rückstellkräfte auf, die den Fahrzeuglauf ebenfalls ungünstig beeinflussen würden.
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Einzelheiten der beanspruchten Kombination einzelner Merkmale sind
an sich bekannt. So ist es im Fahrzeugbau besonders vielfach bekannt, Schwingarme
auf Gasfedern abzustützen. Dabei sind die Schwingarme im allgemeinen aber an üblichen
Rahmen gelagert, die von den Gasfedern unterstützt werden. Gleichgültig- ob. diese
Rahmen gegenüber einem Wagenkasten um eine senkrechte Achse schwenkbar oder, wie
bei Kraftfahrzeugen üblich, fest mit dem Wagenkasten verbunden sind, erfahren dabei
die Gasfedern keine Verformungen in horizontaler Ebene. Handelt es sich um Kraftfahrzeuge,
bei denen der Rahmen und, der Wagenkasten fest miteinander verbunden sind, dann
sind auch keine Rückstellvorrichtungen vorgesehen, weil die Schwingarme die Radsätze
in horizontaler Ebene gegenüber dem Laufwerkrahmen und damit gegenüber dem fest
mit diesem verbundenen Wagenkasten führen und somit
Horizontalbewegungen
zwischen Wagenkasten und Radsätzen gar nicht auftreten.
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Bei bekannten Drehgestellen von Schienenfahrzeugen, deren Rahmen allein
von einem Querträger gebildet wird, der um einen Drehzapfen des Wagenkastens schwenkbar
ist und an dessen Enden Schwingarme zur Führung der Radsätze gelagert sind, ist
jeder Schwingarm auf einer Schraubenfeder abgestützt. An den Schraubenfedern der
beiden Schwingarme jeder Drehgestellängsseite ist eine Blattfeder aufgehängt, .die
in ihrer Mitte den Querträger an dessen einem Ende unterstützt. Mit seinem Drehzapfen,
um den der Querträger des Drehgestells schwenkbar ist, stützt sich der Wagenkasten
gleichzeitig auf dem Querträger ab. Eine solche bekannte Anordnung ist vielteiliger
und deshalb komplizierter als eine Anordnung nach der Erfindung.
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Die Gasfedern können gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung entweder
so angeordnet sein, daß sie mit ihren oberen Deckflächen etwa in der Höhe der Wagenkastenunterseite
liegen und über stelzenförmige Konsolen auf den Schwingarmen abgestützt sind oder
aber so, däß auf den mit ihren unteren Deckflächen etwa in .der Höhe der Oberkante
der Schwingarme liegenden Gasfedern der Wagenkasten über stelzenförmige Konsolen
abgestützt ist. Sowohl im einen als auch im 'anderen Fall können Gelenke der Gasfedern
zwischen diesen und dem Wagenkasten vorgesehen sein, so daß die Horizontalbewegungen
zwischen Wagenkasten und Laufwerk in diesen Gelenken wirken und ohne Einfluß auf
die den Gelenken nachgeschalteten Teile der Gasfedern bleiben. Zu den Gelenken können
gegebenenfalls Rückstellglieder parallel geschaltet sein.
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Den bekannten Laufwerkfederungen von Schienenfahrzeugen sind im allgemeinen
Schwingungsdämpfer zur Dämpfung der lotrechten Relativbewegungen zwischen Wagenkasten
und Laufwerk parallel geschaltet. Bei der Anordnung nach der Erfindung werden diese
Schwingungsdämpfer entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen angenähert
lotrecht nach oben weisenden Schenkeln der Schwingarme jeder Laufwerklängsseite
angeordnet.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung soll jeder Schwingarm
aus zwei einzelnen Armen zusammengesetzt sein, von denen der eine Arm die senkrechten
Kräfte auf eine Konsole an der Unterseite des Achslagergehäuses überträgt, während
der andere Arm gegebenenfalls unter Einschaltung elastischer Zwischenglieder das
Achslagergehäuse führt.
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Die Führung des Laufwerkes kann in bekannter Weise mit einem Drehzapfen
erfolgen, wobei der Drehzapfen des Wagenkastens in einen Schlitz des Querträgers
hineinragt und über in Fahrzeugquerrichtung auf Schub beanspruchbare Gummiblöcke
und diesen parallel geschaltete, in Fahrzeugquerrichtung zusammendrückbare Schraubenfedern
gegenüber dem Querträger geführt ist. Möglich ist es jedoch auch, das Laufwerk in
bekannter Weise durch sich in Laufwerklängsrichtung erstreckende seitliche Lenker
zu führen, die mit ihrem einen Ende am Querträger des Laufwerkes und mit ihrem anderen
Ende an einem Querlenker angelenkt sind, welcher horizontal drehbar am Wagenkasten
gelagert ist.
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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein als Drehgestell ausgebildetes Laufwerk mit einer
Abstützung gemäß der Erfindung und mit aufgesetztem Wagenkasten in Seitenansicht,
wobei als Gasfedern balgförmige Luftfedern vorgesehen sind, Fig. 2 eine Teildarstellung
der Anordnung gemäß Fig.1 in der Draufsicht, wobei zum Verständnis nicht unbedingt
erforderliche Teile nicht gezeichnet sind, Fig. 3 eine Einzelheit der Anordnung
gemäß Fig. 1 und 2 bei einer etwas geänderten Ausführungsform, Fig. 4 ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung von der Seite gesehen, wobei nur ein Teil des
wiederum als Drehgestell ausgebildeten Laufwerkes dargestellt ist, Fig. 5 noch ein
weiteres Ausführungsbeispiel von oben gesehen.
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Jeder Radsatz 1 des Drehgestelles ist, gegebenenfalls unter Einschaltung
elastischer Zwischenglieder, an den beiden, lotrecht schwingbaren Enden von zwei
symmetrisch zur lotrechten Drehgestellängsmittelebene angeordneten Schwingarmen
2 gelagert (Fig. 1 und 2). Die Schwingarme 2 sind biegungs-und verwindungssteif.
Sie sind mit ihrer jeweiligen breiten Basis drehbar an einem Querträger 3 gelagert.
Der Querträger 3 ist aus einzelnen Blechen zu einem kastenförmigen Träger zusammengesetzt.
Die Lagerung der Schwingarme 2 erfolgt mittels in Fahrzeugquerrichtung liegender
Bolzen 4, die mit ihrem einen Ende in dem Querträger 3 und mit ihrem anderen Ende
in einem Lagerschild 5 gehalten sind. Den beiden Schwingarmen 2 jeder Drehgestellängsseite
ist ein gemeinsamer Lagerschild 5 zugeordnet. An jedem Lagerschild 5 ist ein Pendel
6 angelenkt. Die beiden Pendel 6 sind über räumlich bewegliche Gelenke 7 am Wagenkasten
8 gelagert.
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Mit Abstand sowohl von den Radsätzen 1 als auch von dem Querträger
3 sind stelzenförmige Konsolen 9 auf den Schwingarmen 2 aufgesetzt. Auf den Konsolen
9 sind mit Luft gefüllte, flache, torusförmige Bälge aus elastischem Werkstoff als
Gasfedern 10 mit ihren Unterseiten gelagert. Auf den Oberseiten der Gasfedern
10 ist der Wagenkasten 8 entweder unmittelbar oder über flache Druckstücke
11 abgestützt. Die Gasfedern 10 einer Drehgestellseite sind durch eine Verbindungsleitung
12 miteinander verbunden. Gegebenenfalls sind die Gasfedern 10 zur Vergrößerung
des federnden Luftvolumens noch an in der Zeichnung nicht dargestellte Zusatzbehälter
angeschlossen.
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Zur Dämpfung der lotrechten Bewegungen zwischen Wagenkasten 8 und
Drehgestell, die durch die Gasfedern 10 möglich sind, dienen Schwingungsdämpfer
13. Auf jeder Drehgestellängsseite ist einer der Schwingungsdämpfer 13 zwischen
nahezu lotrecht nach oben weisenden Schenkeln 14 der beiden Schwingarme 2 dieser
Drehgestellseite angeordnet. Zur Führung des Drehgestelles gegenüber dem Wagenkasten
8 ist in dem Querträger 3 ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Schlitz
15 vorgesehen, in den ein Drehzapfen 16 des Wagenkastens 8 hineinragt. Der Drehzapfen
16 ist in lotrechter Richtung beweglich in einem Führungsstück 17 geführt. Mit dem
Führungsstück 17 sind in Fahrzeuglängsrichtung einander gegenüberliegende Gummiblöcke
18 verbunden. Die Gummiblöcke 18 sind in Vertiefungen des Querträgers 3 gehalten.
Zu beiden Seiten des Führungsstückes 17 sind Schraubenfedern
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angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende an dem Führungsstück 17 und mit ihrem
anderen Ende im Querträger 3 abstützen.
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Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform haben Horizontalbewegungen
zwischen Wagenkasten 8 und Drehgestell Verformungen jeder Gasfeder 10 zur Folge.
Diese Verformungen sind gekennzeichnet durch horizontale Drehbewegungen und Verschiebebewegungen
in Fahrzeugquerrichtung der oberen Deckfläche jeder Gasfeder 10 gegenüber ihrer
unteren Deckfläche. Die durch horizontale Drehbewegungen der oberen Deckfläche der
Gasfeder 10 gegenüber ihrer unteren Deckfläche hervorgerufenen Verformungen können,
was unter Umständen gefordert wird, verhindert werden, wenn zwischen der Gasfeder
10 und dem Wagenkasten 8 ein Gelenk 20 eingeschaltet ist. Dieses Gelenk 20 kann
entsprechend Fig. 3 von einer Rolle gebildet werden mit in Fahrzeugquerrichtung
weisender Drehachse, die zwischen einem auf der oberen Deckfläche der Gasfeder 10
gehaltenen Rollenlager 11a und einem am Wagenkasten 8 bzw. am Druckstück 11 des
Wagenkastens 8 befindlichen Rollenlager 11b ruht. Zum Gelenk 20 können Rückstellglieder
21 in Form von mit dem Wagenkasten 8 einerseits und der Gasfeder 10 andererseits
verbundenen Gummiblöcken parallel geschaltet sein.
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Anstatt, wie bei den Anordnungen gemäß Fig. 1, 2 und 3, die Gasfedern
10 auf Konsolen 9 der Schwingarme 2 zu lagern, so daß ihre Oberseiten zumindest
angenähert in der Horizontalebene der Wagenkastenunterkante liegen, ist es auch
möglich, den Konsolen 9 in Fig. 1 entsprechende Konsolen 9a am Wagenkasten 8 zu
befestigen, so daß die Unterseiten der Gasfedern 10 zumindest angenähert in derselben
horizontalen Ebene liegen wie die Oberseiten der Schwingarme 2 (Fig. 4).
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Es ist unter Umständen zweckmäßig, den Anschluß der Schwingarme 2
an den Achslagergehäusen 23 der Radsätze 1 in einen der Führung dienenden Anschluß
und in einen der Abstützung lotrechter Kräfte dienenden Anschluß aufzuteilen. Hierbei
bestehen die Schwingarme 2 nach Fig. 4 jeweils aus einem horizontalen Blech 2a,
an dessen Unterseite ein lotrechtes Blech 2 b angesetzt ist. Das horizontale Blech
2a jedes Schwingarmes 2 ist in der durch die Achswellenlängsachse bestimmten horizontalen
Ebene an das Achslagergehäuse 23 angeschlossen, gegebenenfalls über ein gelenkartig
wirkendes, elastisches Zwischenglied. Das lotrechte Blech 2 b jedes Schwingarmes
2 ist mit einem balligen Ende 2 c auf einem nach unten ragenden Bock 24 des Achslagergehäuses
23 abgestützt.
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Anstatt das Drehgestell mittels eines Schlitzes 15 und eines Drehzapfens
16 des Wagenkastens 8 zu führen (Fig. 2), können auch in Fahrzeuglängsrichtung sich
erstreckende seitliche Lenker 25 die Führung des Drehgestelles übernehmen (Fig.5).
Die Lenker 25 sind mit ihrem einen Ende an seitlichen Konsolen 26 des Querträgers
3 angelenkt. Mit ihrem anderen Ende sind die Lenker 25 an einem Querlenker 27 angelenkt,
welcher in horizontaler Ebene schwenkbar in einem Bock 28 am Wagenkasten 8 gelagert
ist. Zur Dämpfung horizontaler Bewegungen des Drehgestelles können dabei Querdämpfer
29 t dienen, die sich mit einem Ende am Querträger 3 des Drehgestelles und mit dem
anderen Ende am Wagenkasten 8 abstützen. Bezüglich der nachfolgenden Patentansprüche
wird erklärt, daß der Anspruch 1 lediglich die Gesamtkombination seiner sämtlichen
Merkmale schützen soll. Die Ansprüche 2 bis 9 gelten als echte Unteransprüche nur
in Verbindung mit dem Anspruch 1.